初识集成电路.ppt

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1、第三章 集成运算放大器 在学习本章内容集成运放之前，给大家介绍一下集成电路的相关知识 在电子技术术语中，有个很俗的名称术语叫“牛屎”，那么行家说的 “牛屎”是什么呢？又关我事？传说中的“牛屎”何谓牛屎？ 其实“牛屎”是一种“封装”形式 在集成电路（俗称IC）的生产过程中，晶圆厂（行内人叫Wafer厂）将客人委托生产的IC做成1片片的晶圆（Wafer）之后，会先送去测试厂（当然也有人省略不测），测试厂就该IC的功能做测试（测试相关数据当然是由客人自己提供），测试OK的晶圆再送去切割厂或是包装厂 1片晶圆可以切割数十颗到数千颗不等，就看是甚么功能的了。如果是像Flash，一般1片是数十颗或是百颗计

2、算，如果是其他消费性的，比如是遥控器，1片上千颗了。 正常的IC都会做封装，因为封装的面像好看，感觉也高档。封装（Packaging）厂在封装的时候就会先做切割再包装，出来的IC通称“颗粒”。如果IC不需要封装，就会直接作切割（Dice Sort），出来的IC通称“裸片”。 那裸片如何将脚位与PCB作连接呢？打线（Bonding）厂就发挥作用了，当打线厂用铝线将裸片与PCB连接在一起之后，必须要有个保护的东西，这个东西就是“胶”打好线，测试好，就得进行”封胶“（进烤箱烘烤1个半钟头左右）出来之后就是大家看到的“牛屎”尽管卖像不好，但是生产过程也花费很多人的心血，所以大家别对“牛屎”有那么大的反

3、感优点：开发周期短封装成本低适用于比较简单的电路缺点:因为是晶元直接绑定在线路板上,所以底衬可能不能很好的焊接或者是焊接不牢靠.受热或者是受冷之后,因为热涨冷缩的原因,底衬可能会接触不良黑胶密封性比起其他方式的封装方式，密封性差很多，可能会受到水，潮湿环境和静电的影响。黑胶封装的胶体有老化的可能黑胶封装的线路板基本没有维修的可能。除了“牛屎”，你还想到了什么关于集成电路的有趣的俗称么？我是“蜈蚣”哥“牛屎牛屎”封装的优缺点封装的优缺点PLAY一、集成电路的发展过程一、集成电路的发展过程1 1、19041904年年, ,电子三极管（真空三极管）为第一次。电子三极管（真空三极管）为第一次。真空三极

4、管的发明人,“无线电之父”,Lee de Forest 4 4、19741974年，出现了大规模集成电路年，出现了大规模集成电路( (LSI (Large Scale Integration ) )为第四次。为第四次。 2 2、19481948年，费来明发明了晶体三极管为第二次。年，费来明发明了晶体三极管为第二次。3 3、19581958年，集成电路年，集成电路(IC(IC（integrated circuit） ) )为第三次。为第三次。（中国（中国6565年生产第一块年生产第一块TTLTTL与非门）与非门）大规模集成电路现在集成电路的规模，正在以平均现在集成电路的规模，正在以平均1 12

5、2年翻一番的速度在增大。年翻一番的速度在增大。 1948 1966 1971 1980 1990 1998 19991948 1966 1971 1980 1990 1998 1999 小规模小规模 中规模中规模 大规模大规模 超大规模超大规模 超超大规模超超大规模 超亿规模超亿规模 SSI MSI LSI VLSI ULSI GSISSI MSI LSI VLSI ULSI GSI理论集成度理论集成度 10-100 10010-100 1001000 10001000 10001010万万 1010万万100100万万 100100万万1 1亿亿 1 1亿亿商业集成度商业集成度 1 10 1

6、001 10 1001000 10001000 10002 2万万 2 2万万5 5万万 5050万万 10001000万万 触发器触发器 计数器计数器 单片机单片机 1616位和位和3232位位 图象图象 SRAMSRAM 加法器加法器 ROM ROM 微处理器微处理器 处理器处理器 128128位位CPUCPU（1 1）设计技术的提高，简化电路，合理布局布线）设计技术的提高，简化电路，合理布局布线（2 2）器件的尺寸缩小（工艺允许的最细线条）器件的尺寸缩小（工艺允许的最细线条） （生产环境：超净车间）（生产环境：超净车间）（3 3）芯片面积增大，从）芯片面积增大，从1 15 mm5 mm2

7、 2到现在的到现在的1 cm1 cm2 219671967年在一块晶片上完成年在一块晶片上完成10001000个晶体管的研制成功。个晶体管的研制成功。集成电路集成度的提高主要依靠三个因素集成电路集成度的提高主要依靠三个因素7777年美国年美国30mm30mm2 2制作制作1313万个晶体管，即万个晶体管，即64K64K位位DRAMDRAM。 目前使用的目前使用的1616兆位兆位DRAMDRAM集成电路的集成电路的线条宽度线条宽度为为0.5 0.5 微米微米， 6464兆位兆位DRAMDRAM集成电路的集成电路的线条宽度线条宽度为为0.3 0.3 微米微米，继续发展可望，继续发展可望达到达到0.

8、010.01微米微米，0.010.01微米的概念相当于微米的概念相当于3030个原子排成一列的个原子排成一列的长度长度。这一尺寸在半导体集成电路中，已经成为。这一尺寸在半导体集成电路中，已经成为极限极限，再小，再小PNPN结的理论就不存在了，或者说作为电子学范畴的集成电路结的理论就不存在了，或者说作为电子学范畴的集成电路已达极限，就会从电子学跃变到已达极限，就会从电子学跃变到量子工学量子工学的范畴，随之而来的范畴，随之而来的一门新的工程学的一门新的工程学对量子现象加以工程应用的对量子现象加以工程应用的“量子工量子工学学”也就诞生了，由这一理论指导而将做成的也就诞生了，由这一理论指导而将做成的量

9、子器件量子器件，将，将延续集成电路的发展延续集成电路的发展。现在美国和日本正投入大量的人力和。现在美国和日本正投入大量的人力和物力进行这方面的研究，并且在物力进行这方面的研究，并且在“原子级加工原子级加工”方面取得了方面取得了一定的成果。一定的成果。在一块芯片上能制造的晶体管是否有极限？在一块芯片上能制造的晶体管是否有极限？数字集成电路：数字集成电路：门电路，触发器，计数器，存贮器，门电路，触发器，计数器，存贮器，微处理器等电路。微处理器等电路。 7474系列，系列，74LS74LS，74HC74HC，40004000系列，系列，CMOSCMOS等各种型号。等各种型号。 LM741 1 2 3

10、 48 7 6 51 12 23 34 45 56 67 78 8 LM741 1 2 3 48 7 6 5 4 4、元件的精度低，但对称性好，温度特、元件的精度低，但对称性好，温度特性好。性好。 1 1、制造容量大于、制造容量大于2000PF2000PF的电容元件很困难，的电容元件很困难，如需大电容必须外接，所以集成运放一般都采用如需大电容必须外接，所以集成运放一般都采用直接耦合放大电路。直接耦合放大电路。 2 2、制造太大和太小的电阻不经济，占用硅、制造太大和太小的电阻不经济，占用硅面积大。一般面积大。一般R R的范围为的范围为10010030K30K，大电阻，大电阻用恒流源代替。用恒流源

11、代替。3 3、集成工艺是做的元件愈单纯愈好做。、集成工艺是做的元件愈单纯愈好做。集成电路的封装分类IC制造过程芯片封装知识简介 封装考虑的主要因素 芯片面积与封装面积之比尽量接近1:1 基于散热的要求，封装越薄越好 引脚尽量短，引脚间距尽量大 要便于安装 发展历史 上世纪60年代末期到现在，经历了金属圆管壳扁平陶瓷管壳双列陶瓷管壳、双列塑封陶瓷QFP管壳、塑料QFP陶瓷、塑料LCC陶瓷PGA管壳的封装，目前正在进入BGA、BGA、CSP的封装阶段。 芯片封装知识简介 IC制造 图纸设计 实物制造 前工程 后工程 IC封装 引脚插入型 DIP/SIP/ZIP/PGA 表面实装型 SOP/QFP/

12、SOJ/TCP/BGA/CSP/MCMDIP: Dual Inline PackageSIP: Single Inline PackageZIP: Zigzag Inline PackagePGA: Pin Grid Array PackageSOP: Small Outline PackageQFP: Quad Flat PackageSOJ: Small Outline J-leaded packageTCP: Tape Carrier PackageBGA: Ball Grid Array PackageCSP: Chip Size/Scale PackageMCM: Multi Chi

13、p Model芯片封装知识简介 双列直插式 (Dual Inline Package, DIP) 8088 CPU 绝大多数中小规模IC均采用这种封装形式，引脚100 专用工具（表面安装设备SMD ）装卸 高频使用、可靠性高，封装面积小芯片封装知识简介 引脚网格阵列（Pin Grid Array，PGA） 专用PGA插槽 操作方便，可靠性高，但电耗大 Intel CPU中80286、80386和某些486 ZIF（Zero Insertion Force）插座，486以后芯片封装知识简介 球状网格阵列（Ball Grid Array，BGA）100MHz, Crosstalk, 208Pin BGA封装引脚数虽然增多，但引脚间距大于QFP 传输延迟小，散热性能好(可控塌陷封装法) 共面焊接，可靠性提高 1.5mm,1.27mm,1.0mm芯片封装知识简介 芯片级封装（Chip Scale Package，CSP） 体积小，重量轻 引脚多 电、热、气密性能好