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2.4 集成电路(IC)

2.4.1 集成电路及其特点

1.定义

集成电路(Integrated Circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示,也俗称芯片。目前最常用的封装形式有四边引线扁平封装(QFP)、针栅阵列封装(PGA)和焊球阵列封装(BGA)等。

2.特点

① 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。

② 成本低,便于大规模生产。

③ 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延长。

2.4.2 集成电路的常用分类方法

1.按功能结构分类

按功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。

① 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(幅度随时间变化的信号。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。

② 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,3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。

数字集成电路按导电类型又可分为以下三类。

● 双极型集成电路:双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表性的集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。

● 单极型集成电路: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,代表性的集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

③ 数/模混合集成电路:将数字集成电路和模拟集成电路混合集成在一起。

2.按制作工艺分类

集成电路按制作工艺可分为:

① 半导体集成电路;

② 膜集成电路,而膜集成电路又可分类为厚膜集成电路和薄膜集成电路。

3.按集成度高低分类

集成电路按集成度高低的不同可分为:

① 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits,SSI);

② 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits,MSI);

③ 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits,LSI);

④ 超大规模集成电路(Ⅴery Large Scale Integrated circuits,ⅤLSI);

⑤ 特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits,ULSI);

⑥ 巨大规模集成电路,也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路(Giga Scale Integration,GSI)。

4.按应用领域分类

集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。

2.4.3 IC封装及其作用

1.IC封装的比较

IC封装的类型有很多,不过,按端子形状的封装只有四种类型:在线针脚(单和双两种)、针栅阵列、J形引脚和鸥翼形引脚。最常用于表面组装的塑料封装IC的引脚结构是J形引脚和翼形引脚。在这两种引脚中,翼形引脚结构是塑料封装IC最常用的引脚类型,如图2.21所示。使用翼形引脚的最大问题之一是其具有脆性,因此,其引脚易受破坏,如出现共面性、引脚弯曲和变形等问题。

图2.21 翼形引脚

引脚破损是翼形引脚封装产生缺陷的主要原因之一。虽然,翼形器件是当今低针脚数和高针脚数封装最常用的引脚形式。但是,由于球栅阵列封装器件的物理牢固性、(针对针间)尺寸减小和提高了电性能,已得到了广泛的认可。

2.IC封装的作用

IC封装是为了保证IC在处理过程中芯片免受机械应力、环境应力(如湿气和污染)以及静电放电破坏的一种外壳。另外,封装还为测试、老练(老化)以及到下一级封装电气互连提供机械连接。 w0hrfxvyfT6gJtUrnh0SVNgjfkKnI0w/lW+JOWTUjnO86hhqab9jZMIyD5jmoUfg

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