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IC基礎(chǔ)知識(shí)漢華光電產(chǎn)品開發(fā)中心RSD/零件承認(rèn)/范濤前言1、IC的基本動(dòng)作原理2、IC的定義與制造流程3、IC的種類4、IC分類圖5、IC的封裝方式第一節(jié):IC的基本動(dòng)作原理
1、什么是IC?:IC是由晶體管、二極體、電阻器及電容器等電路組件聚集在硅芯片上,而形成的完整邏輯電路,它是用來計(jì)算、控制、判斷或記憶數(shù)據(jù)等。2、IC是如何動(dòng)作的?IC在運(yùn)作上,并不是真正的將數(shù)字、文字等數(shù)據(jù)存進(jìn)去,而是以電路的狀態(tài)來代表這些數(shù)據(jù),然后透過復(fù)雜的電路運(yùn)作,來達(dá)成計(jì)算、控制、判斷或記憶等功能,最后再將得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換為我們熟悉的數(shù)字.第二節(jié):IC的定義與制造流程
1、什么是半導(dǎo)體?所謂的半導(dǎo)體,是指在某些情況下,能夠?qū)娏?而在某些條件下,又具有絕緣體效用的物質(zhì)。2、IC的定義:
IC是指在一半導(dǎo)體基板上,利用氧化、蝕刻、擴(kuò)散等方法,將眾多電子電路組成各式二極管、晶體管等電子組件,作在一微小面積上,以完成某一特定邏輯功能(例如AND、OR、NAND等),進(jìn)而達(dá)成預(yù)先設(shè)定好的電路功能。3、IC的制作流程
一顆IC的完成,通常先后需經(jīng)過電路設(shè)計(jì),光罩制作、芯片制造、芯片封裝和測(cè)試檢查等步驟,請(qǐng)參考圖一.4、IC的優(yōu)點(diǎn):輕、薄、短、小、省電、多功能、低成本等特長(zhǎng)。IC制造流程(圖一)
第三節(jié)、IC的種類1、依功能分類分四大類
:分別為:內(nèi)存IC、微組件IC、邏輯IC(Logic)和模擬IC(Analog(見圖二)2、依制作工藝來分為三大類:半導(dǎo)體集成電路、膜集成電路及混合集成電路。3、半導(dǎo)體集成電路有雙極型和場(chǎng)效應(yīng)兩大系列。4、雙極型集成電路主要以TTL型為代表,TTL型集成電路是利用電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電的,所以叫做雙極型電路。5、場(chǎng)效應(yīng)集成電路是只用一種載流子導(dǎo)電的電路,這就是MOS電路。其中用電子導(dǎo)電的稱為NMOS電路:用空穴導(dǎo)電的稱為PMOS電路:如果是NMOS和PMOS復(fù)合起來組成的電路,則稱為CMOS電路。CMOS集成電路是使用得最多的集成電路。一、記憶體
1、內(nèi)存IC的分類:、內(nèi)存IC,顧名思議,就是用來記憶、儲(chǔ)存數(shù)據(jù),又可分成揮發(fā)性內(nèi)存和非揮發(fā)性記憶體二大類。2、定議:(1)、當(dāng)電流關(guān)掉后,儲(chǔ)存在內(nèi)存里面的數(shù)據(jù)若會(huì)消失,這類型的內(nèi)存稱為揮發(fā)性內(nèi)存(2)、電流關(guān)掉后,儲(chǔ)存在內(nèi)存里面的數(shù)據(jù)不會(huì)消失者,稱為非揮發(fā)性內(nèi)存(一)、揮發(fā)性內(nèi)存:DRAM及SRAM
1、SRAM的設(shè)計(jì)是采用互耦合晶體管為基礎(chǔ),沒有電容器放電的問題,不須做「內(nèi)存更新」的動(dòng)作,所以又稱為「靜態(tài)」隨機(jī)存取內(nèi)存問題,2、DRAM須不斷做記憶更新的動(dòng)作,所以又稱為「動(dòng)態(tài)」隨機(jī)存取內(nèi)存。(二)儲(chǔ)存量的單位有關(guān)DRAM、SRAM等內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量的計(jì)算方式,是使用位(Bit)為基本單位,而1024B=1KB(KiloBit,千位),1024KB=1MB(MegaBit,兆位),1024MB=1GB(GigaBit,千兆位),1024GB=1TB(TeraBit,兆位)。目前DRAM的主流產(chǎn)品是64M,預(yù)計(jì)公元2000元下半年以后會(huì)提升到128M,而下一階段的產(chǎn)品則是256M。(2)非揮發(fā)性內(nèi)存:ROM&Flash
一、非揮發(fā)性內(nèi)存的分類:非揮發(fā)性內(nèi)存中,依內(nèi)存內(nèi)的數(shù)據(jù)是否能在使用計(jì)算機(jī)時(shí)隨時(shí)改寫為標(biāo)準(zhǔn),又可分為二大類產(chǎn)品,即ROM(ReadOnlyMemory)與Flash(閃存)。(1)、ROM的數(shù)據(jù)不能隨意修改,而Flash的資料則可隨意修改,如同DRAM、SRAM一般。二、ROM的分類:
1、ROM又可分為三類:MaskROM(光罩只讀存儲(chǔ)器)、EPROM(Erasable&ProgrammableROM,可消除可程序只讀存儲(chǔ)器)和EEPROM(ElectricallyErasable&ProgrammableROM,電流可消除可程序只讀存儲(chǔ)器)。
(1)、其中MaskROM的數(shù)據(jù)在寫入后就不能修改;EPROM須用紫外線照射后才能洗掉資料、重新寫入;而EEPROM則須用電壓才能更改數(shù)據(jù)。三、FLASH1、Flash兼具ROM及RAM(DRAM、SRAM)二者的優(yōu)點(diǎn)。(1)、什么是BIOS?所謂BIOS,它的功能是在管理計(jì)算機(jī)硬件、軟件之間基本記號(hào)的輸出、輸入,可以說是計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)的溝通媒介2、FLASH的優(yōu)點(diǎn):Flash除用來存入BIOS之外,因具有低耗電、易改寫及關(guān)機(jī)后仍能保存資料等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn),已成為講究輕巧、低耗電的可攜式1、Flash是非揮發(fā)性內(nèi)存中最具有成長(zhǎng)潛力的產(chǎn)品;而EPROM則日漸萎縮,未來可能會(huì)消失:EEPROM則轉(zhuǎn)向消費(fèi)性產(chǎn)品市場(chǎng)如汽車等領(lǐng)域發(fā)第五節(jié)、IC的封裝方式1、封裝型態(tài)可以區(qū)分為兩大類,一為引腳插入型,另一為表面黏著型,請(qǐng)見下圖。
構(gòu)裝型態(tài)應(yīng)用產(chǎn)品變化型態(tài)引腳插入型消費(fèi)性電子PDIPDIPSK-DIP表面黏著型內(nèi)存SOP,TSOP,SSOP,SO
SOJ可程序化邏LCCLCC輯ICTQFP,LQFP
QF邏輯ICOtherBGA,TAB,F/CBGA,TAB)芯片組,LCD
SOJ
LCC
TQFP,LQFP
BGA,TAB,F/C2、封裝之目的主要有下列四種
(1)電力傳送
(2)訊號(hào)輸送
(3)熱的去除
(4)電路保護(hù)
3、IC封裝依使用材料可分為陶瓷(ceramic)及塑料(plastic)兩種,而目前商業(yè)應(yīng)用上則以塑料構(gòu)為主。4、封裝流程其步驟依序?yàn)樾酒懈睿╠iesaw)、黏晶(diemount/diebond)、焊線(wirebond)、封膠(mold)、剪切/成形(trim/form)、印字(mark)、電鍍(plating)及檢驗(yàn)(inspection)等。(1)DIP(DualIn-LinePackage)
它的引腳是長(zhǎng)在IC的兩邊,而且是利用插件方式讓IC與印刷電路板結(jié)合,有別于另一種適用于表面黏著技術(shù)的構(gòu)裝方式,這種構(gòu)裝的材料可以是塑料(Plastic)或陶瓷(Ceramic),因而有PDIP及CDIP之分,大部份64只腳以下的電子組件是利用這種構(gòu)裝型態(tài)包裝的。
(2)SOP(SmallOutlinePackage)
也有人稱之為SOIC(SmallOutlineIntegratedCircuit),跟DIP一樣,大部分所使用的腳數(shù)仍被局限在64只腳以下,而大于44只腳以上的電子組件則是轉(zhuǎn)往LCC或是QFP等。
SO系列型態(tài)包括有TSOP(ThinSmallOutlinePackage)、TSSOP(Thin-ShrinkSmallOutlinePackage)、SSOP(ShrinkSmallOutlinePackage)、SOJ(SmallOutlineJ-Lead)、QSOP(Quarter-SizeSmallOutlinePackage)以及MSOP(MiniatureSmallOutlinePackage)等。
(3)LCC(Leaded/LeadlessChipCarrier)
它的引腳不像前面的DIP或SO,腳是長(zhǎng)在IC的兩邊,而是長(zhǎng)在IC的四邊周圍,因此它的腳數(shù)要比前兩者來的稍微多些,常用的腳數(shù)可以從20~96只腳不等,引腳的外觀也有兩種,一種是縮在里面,從外面看不到,另一種則是J型引腳(J-Lead),其被稱之為QFJ(QuatFlatJ-LeadPackage)。
(4)PGA(PinGridArray)
其引腳的外觀是針狀的,因此它跟DIP一樣也是用插件的方式與電路板結(jié)合,由于連接方式較不方便,因此隨著QFP的進(jìn)步,有些原本用PGA構(gòu)裝的IC已經(jīng)轉(zhuǎn)往QF
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