集成电路

集成电路简要介绍一、集成电路定义二、集成电路特点三、集成电路发展四、集成电路分类五、集成电路封装技术一、集成电路定义•集成电路（IntegratedCircuit,简称IC）是20世纪60年代初期发展起来的一种新型半导体器件。把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。二、集成电路特点•集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。三、集成电路发展1952年5月，英国科学家达默第一次提出了集成电路的设想。1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路第一块集成电路：TI公司的Kilby12个器件，Ge晶片获得2000年Nobel物理奖三、集成电路发展1959年美国仙童/飞兆公司（Fairchilds）的R.Noicy诺依斯开发出用于IC的Si平面工艺技术，从而推动了IC制造业的大发展。1959年仙童公司制造的IC诺伊斯三、集成电路发展•第一阶段：1962年制造出集成了12个晶体管的小规模集成电路（SSI）芯片。•第二阶段：1966年制造出集成度为100～1000个晶体管的中规模集成电路（MSI）芯片。•第三阶段：1967～1973年，制造出集成度为1000～100000个晶体管的大规模集成电路（LSI）芯片。•第四阶段：1977年研制出在30mm2的硅晶片上集成了15万个晶体管的超大规模集成电路（VLSI）芯片。•第五阶段：1993年制造出集成了1000万个晶体管的16MBFLASH与256MBDRAM的特大规模集成电路（ULSI）芯片。•第六阶段：1994年制造出集成了1亿个晶体管的1GBDRAM巨大规模集成电路（GSI）芯片。三、集成电路发展•摩尔定律：集成电路的集成度每18个月就翻一番，特征尺寸每3年缩小1/2。戈登·摩尔先生1.按功能结构分类集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路二类。模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。四、集成电路分类2.集成电路按其制作工艺不同可分为:半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。3.按集成度高低不同可分为:小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。•对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路；•集成50－100个元器件为中规模集成电路，集成100个以上的元器件为大规模集成电路；•对数字集成电路，一般认为集成1～10等效门／片或10～100个元件／片为小规模集成电路；•集成10～100个等效门／片或100～1000元件／片为中规模集成电路；•集成100～10,000个等效门／片或1000～100,000个元件／片为大规模集成电路；•集成10,000以上个等效门／片或100,000以上个元件／片为超大规模集成电路。4.按导电类型不同分为:双极型集成电路和单极型集成电路两类。•双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。•单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。5.按用途分类•集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。五、国产半导体集成电路的命名方法1.原国标命名方法器件的型号由五各部分组成，其五个组成部分的符号及意义见下表第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用字母表示器件符合国家标准用字母表示器件的类型用阿拉伯数字表示器件的序号用字母表示器件的工作温度范围用字母表示器件的封装形式符号意义符号意义器件系列和品种代号,一般用阿拉伯数字表示.符号意义符号意义C中国制造TTTLC0~W陶瓷扁平HHTLEECLE-40~B塑料扁平CCMOSF全密封扁平F线性放大器R-55~D陶瓷双列直插D音响电视电路P塑料双列直插W稳压器M-55~J黑瓷双列直插J接口电路K金属菱形B非线性电路T金属圆壳M存储器ｕ微机电路原国标集成电路的命名方法例：CT4020ED为低功耗肖特基TTL双4输入与非门，其中，C表示符合国家标准，T表示TTL电路（第一部分），4020表示低功耗肖特基系列双4输入与非门（第二部分），E表示—40~85℃（第三部分），D表示陶瓷双列直插封装（第四部分）。•2.现行国标命名方法(GB3430—89)•器件的型号也有五部分组成，其每部分的含义见图五、集成电路封装技术•封装技术是一种将集成电路打包的技术。是微电子器件的两个基本组成部分之一：微电子器件：芯片（管芯）+封装（外壳）五、集成电路封装技术封装作用：•电功能：传递芯片的电信号•机械化学保护功能：保护芯片与引线•散热功能：散发芯片内产生的热量•防潮•抗辐照•防电磁干扰五、集成电路封装技术•1、直插式•2、表面贴装式•3、芯片尺寸封装•4、发展趋势1直插式•To封装：•DIP封装5.1直插式DIP封装特点：•(1)适合PCB的穿孔安装，操作方便；•(2)比TO型封装易于对PCB布线；•(3)芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大；•(4)外部引脚容易在芯片的插拔过程当中损坏，不太适用于高可靠性场合；•(5)DIP封装还有一个致命的缺陷，那就是它只适用于引脚数目小于100的中小规模集成电路。5.2表面贴装式•QFP封装•TSOP封装5.2表面贴装式QFP的特点是：(1)用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，操作方便；(2)封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用；(3)可靠性高。(4)引脚从直插式改为了欧翘状，引脚间距可以更密，引脚可以更细。(5)QFP的引脚间距目前已从1.27mm发展到了0.3mm，也是他的极限距离，限制了组装密度的提高。5.3芯片尺寸封装•双列直插式封装（DIP）的裸芯片面积与封装面积之比为1:80,•表面贴装技术SMT中的QFP为1:7，•CSP小于1:1.2IC芯片引线架导线丝铝膜外引线封装树脂塑料基板塑料封装DIP工艺导电粘胶5.3芯片尺寸封装焊料微球凸点IC芯片CSP5.3芯片尺寸封装CSP封装具有以下特点：(1)满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要；(2)解决丁IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题；(3)封装面积缩小，延迟时间大大缩小。5.3芯片尺寸封装5.3发展趋势•1、MCM封装•2、三维封装1、MCM组装Multichipmodule芯片封装体芯片封装外壳印制板单芯片封装电路板多芯片封装电路板可大幅度减小封体积IC芯片内引线封装树脂印制板绝缘胶焊料微球2、三维封装