集成电路介绍

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·摩尔先生四、集成电路分类•1、按功能结构分类：模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路•2、按制作工艺分类：半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。•3、按导电类型不同分类：双极型集成电路和单极型集成电路，他们都是数字集成电路。四、集成电路分类4、按集成度高低分类：•SSIC小规模集成电路(SmallScaleIntegratedcircuits)•MSIC中规模集成电路(MediumScaleIntegratedcircuits)•LSIC大规模集成电路(LargeScaleIntegratedcircuits)•VLSIC超大规模集成电路(VeryLargeScaleIntegratedcircuits)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．BGA球栅阵列封装2．CSP芯片缩放式封装3．COB板上芯片贴装4．COC瓷质基板上芯片贴装5．MCM多芯片模型贴装6．LCC无引线片式载体7．CFP陶瓷扁平封装8．PQFP塑料四边引线封装9．SOJ塑料J形线封装10．SOP小外形外壳封装11．TQFP扁平簿片方形封装12．TSOP微型簿片式封装13．CBGA陶瓷焊球阵列封装14．CPGA陶瓷针栅阵列封装15．CQFP陶瓷四边引线扁平16．CERDIP陶瓷熔封双列17．PBGA塑料焊球阵列封装18．SSOP窄间距小外型塑封19．WLCSP晶圆片级芯片规模封装20．FCOB板上倒装片五、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5.1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。5.1直插式衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比R，这个比值越接近l越好。以采用40根I/O引脚塑料双列直插式封装(PDIP)的CPU为例，其芯片面积/封装面积R=（3×3）/（15.24×50）=1:86，离l相差很远。这种封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。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。5.2表面贴装式以0.5mm焊区中心距、208根I/O引脚QFP封装的CPU为例，如果外形尺寸为28mm×28mm，芯片尺寸为lOmm×10mm，则芯片面积／封装面积R=(10×10)／(28×28)=l:7.8，由此可见QFP封装比DIP封装的尺寸大大减小。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