集成電路介紹

1、集成電路簡要介紹,1,一、集成電路定義 二、集成電路特點 三、集成電路發(fā)展 四、集成電路分類 五、集成電路封裝技術,2,一、集成電路定義,集成電路（integrated circuit,簡稱ic）是20世紀60年代初期發(fā)展起來的一種新型半導體器件。把構(gòu)成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個管殼內(nèi)的電子器件,3,二、集成電路特點,集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優(yōu)點，同時成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙

2、控等方面也得到廣泛的應用。用集成電路來裝配電子設備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設備的穩(wěn)定工作 時間也可大大提高,4,三、集成電路發(fā)展,1952年5月，英國科學家達默第一次提出了集成電路的設想。 1958年以德克薩斯儀器公司的科學家基爾比為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成電路,第一塊集成電路：ti公司的kilby12個器件，ge晶片,獲得2000年nobel物理獎,5,三、集成電路發(fā)展,1959年 美國仙童/飛兆公司（ fairchilds）的r.noicy 諾依斯開發(fā)出用于ic的si平面工藝技術，從而推動了ic制造業(yè)的大發(fā)展,1959年仙童公司制造的ic,諾伊斯,6,三、集成

3、電路發(fā)展,第一階段：1962年制造出集成了12個晶體管的小規(guī)模集成電路（ssi）芯片。 第二階段：1966年制造出集成度為1001000個晶體管的中規(guī)模集成電路（msi）芯片。 第三階段：19671973年，制造出集成度為1000100 000個晶體管的大規(guī)模集成電路（lsi）芯片。 第四階段：1977年研制出在30mm2的硅晶片上集成了15萬個晶體管的超大規(guī)模集成電路（vlsi）芯片。 第五階段：1993年制造出集成了1000萬個晶體管的16mb flash與256mb dram的特大規(guī)模集成電路（ulsi）芯片。 第六階段：1994年制造出集成了1億個晶體管的1gb dram巨大規(guī)模集成電

4、路（gsi）芯片,7,三、集成電路發(fā)展,摩爾定律： 集成電路的集成度每18個 月就翻一番，特征尺寸每3年 縮小1/2,戈登摩爾先生,8,四、集成電路分類,1、按功能結(jié)構(gòu)分類：模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/?；旌霞呻娐?2、按制作工藝分類：半導體集成電路和膜集成電路。膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。 3、按導電類型不同分類：雙極型集成電路和單極型集成電路，他們都是數(shù)字集成電路,9,四、集成電路分類,4、按集成度高低分類： ssic 小規(guī)模集成電路(small scale integrated circuits) msic 中規(guī)模集成電路(medium scale integrat

5、ed circuits) lsic 大規(guī)模集成電路(large scale integrated circuits) vlsic 超大規(guī)模集成電路(very large scale integrated circuits,10,五、集成電路封裝技術,封裝技術是一種將集成電路打包的技術。是微電子器件的兩個基本組成部分之一： 微電子器件 ： 芯片（管芯）+ 封裝（外殼,11,五、集成電路封裝技術,封裝作用： 電功能：傳遞芯片的電信號 機械化學保護功能：保護芯片與引線 散熱功能：散發(fā)芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量 防潮 抗輻照 防電磁干擾,12,五、集成電路封裝技術,1bga 球柵陣列封裝 2csp 芯片縮放式封

6、裝 3cob 板上芯片貼裝 4coc 瓷質(zhì)基板上芯片貼裝 5mcm 多芯片模型貼裝 6lcc 無引線片式載體 7cfp 陶瓷扁平封裝 8pqfp 塑料四邊引線封裝 9soj 塑料j形線封裝 10sop 小外形外殼封裝,11tqfp 扁平簿片方形封裝 12tsop 微型簿片式封裝 13cbga 陶瓷焊球陣列封裝 14cpga 陶瓷針柵陣列封裝 15cqfp 陶瓷四邊引線扁平 16cerdip 陶瓷熔封雙列 17pbga 塑料焊球陣列封裝 18ssop 窄間距小外型塑封 19wlcsp 晶圓片級芯片規(guī)模封裝 20fcob 板上倒裝片,13,五、集成電路封裝技術,1、直插式 2、表面貼裝式 3、芯片

7、尺寸封裝 4、發(fā)展趨勢,14,5.1 直插式,to封裝,dip封裝,15,5.1 直插式,dip封裝特點： (1)適合pcb的穿孔安裝，操作方便； (2)比to型封裝易于對pcb布線； (3)芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大； (4)外部引腳容易在芯片的插拔過程當中損壞，不太適用于高可靠性場合； (5)dip封裝還有一個致命的缺陷，那就是它只適用于引腳數(shù)目小于100 的中小規(guī)模集成電路,16,5.1 直插式,衡量一個芯片封裝技術先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比r，這個比值越接近l越好。 以采用40根i/o引腳塑料雙列直插式封裝(pdip)的cpu為例，其芯片面積/封裝面

8、積r=（33）/（15.2450）=1:86，離l相差很遠。這種封裝尺寸遠比芯片大，說明封裝效率很低，占去了很多有效安裝面積,17,5.2 表面貼裝式,qfp封裝,tsop封裝,18,5.2 表面貼裝式,qfp的特點是： (1)用smt表面安裝技術在pcb上安裝布線，操作方便； (2)封裝外形尺寸小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應用； (3)可靠性高。 (4)引腳從直插式改為了歐翹狀，引腳間距可以更密，引腳可以更細。 (5)qfp的引腳間距目前已從1.27 mm發(fā)展到了0.3 mm，也是他的極限距離，限制了組裝密度的提高,19,5.2 表面貼裝式,以0.5mm焊區(qū)中心距、208根i/o引腳qfp封裝

9、的cpu為例，如果外形尺寸為28mm28mm，芯片尺寸為lomm10mm，則芯片面積封裝面積r=(10 10)(28 28)=l:7.8，由此可見qfp封裝比dip封裝的尺寸大大減小,20,5.3 芯片尺寸封裝,雙列直插式封裝（dip）的裸芯片面積與封裝面積之比為1:80, 表面貼裝技術smt中的qfp為1:7， csp小于1:1.2,21,ic芯片,引線架,導線絲,鋁膜,外引線,封裝樹脂,塑料基板,塑料封裝dip工藝,導電粘膠,5.3 芯片尺寸封裝,22,焊料微球凸點,ic芯片,csp,5.3 芯片尺寸封裝,23,csp封裝具有以下特點： (1)滿足了lsi芯片引出腳不斷增加的需要； (2)解決丁ic裸芯片不能進行交流參數(shù)測試和老化篩選的問題； (3)封裝面積縮小，延遲時間大大縮小,5.3 芯片尺寸