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Assemblaggio di circuiti integrati: la guida definitiva alle domande frequenti

So che probabilmente stai cercando maggiori informazioni sull'assemblaggio di circuiti integrati.

Un motivo per cui questa guida risponderà a tutte le tue domande sull'assemblaggio di circuiti integrati: continua a leggere per saperne di più.

Che cos'è un assieme di circuiti integrati?

Un assieme di circuito integrato è un assieme elettronico a unità singola costituito da dispositivi attivi e passivi miniaturizzati.

Alcuni dei dispositivi attivi includono transistor e diodi mentre i dispositivi passivi sono costituiti da condensatori e resistori.

Questi dispositivi hanno interconnessioni modellate su un sottile substrato semiconduttore che risulta in un chip compatto.

Scopri che questo chip può essere molto piccolo anche nell'intervallo di millimetri quadrati grazie ai minuscoli singoli componenti.

Un'assemblea di circuito integrato
Un gruppo di circuiti integrati

Un microprocessore è un circuito integrato?

Sì.

Un microprocessore combina la funzionalità di una CPU in un circuito integrato solitario. Esegue operazioni logiche e computazionali in un sistema informatico in modo che altri circuiti esterni possano soddisfare i loro scopi previsti.

Dove trovi l'uso di Assemblaggi di circuiti integrati?

Un assieme di circuiti integrati comprende componenti elettrici come diodi, transistor e resistori, interconnessi per svolgere una varietà di attività. Puoi trovare assiemi di circuiti integrati in diversi dispositivi elettronici tra cui:

  • Computer e suoi dispositivi periferici come tastiere e mouse, grazie alla loro versatilità.
  • Fotocamere digitali, console per videogiochi e controller.
  • Encoder e decoder per radiofrequenza.
  • Cuffie, microfoni e altoparlanti, inclusi altoparlanti intelligenti come Amazon Echo e Google Home.
  • Dispositivi di archiviazione di memoria e strumenti logici.
  • Processori e amplificatori rispettivamente per video e audio.
  • Smartwatch e altri dispositivi indossabili.
  • Televisori, computer, tablet e smartphone.
Un assemblaggio di circuiti integrati in un laptop
Un Assemblaggio Di Circuiti Integrati In Un Computer Portatile

Come si esegue l'assemblaggio di circuiti integrati?

Produci più circuiti integrati contemporaneamente su un unico pezzo di silicio prima di separare individualmente i chip IC.

Conduci l'assemblaggio del circuito integrato in un ambiente pulito e altamente controllato in cui l'aria è priva di particelle estranee.

Il processo di assemblaggio del circuito integrato aderisce al seguente processo:

Preparazione Del Wafer Di Silicio

Il processo inizia con la fusione di un lingotto cilindrico di silicio in una camera a vuoto in posizione verticale.

La fusione elimina le impurità che si uniscono sul fondo del lingotto che si taglia lasciando la parte pura.

Successivamente, si tagliano wafer di silicio rotondi della dimensione desiderata dal lingotto su cui si forniscono i circuiti integrati. Quindi lucidare le superfici prima di applicare il biossido di silicio come rivestimento per prevenire l'ossidazione.

Circuiti integrati su silicio
Circuiti integrati su silicio

Masking-tape

Il mascheramento durante l'assemblaggio del circuito integrato comporta l'applicazione di progetti di strati per i componenti costitutivi del wafer di silicio.

La mascheratura in genere comporta il trasferimento dell'immagine attraverso la riduzione ottica con l'uso di maschere trasparenti e opache.

doping

È possibile utilizzare due approcci di drogaggio nell'assemblaggio di circuiti integrati: diffusione atomica o impianto di ioni. Nella diffusione atomica, si creano regioni P o N mediante cottura di wafer ad alta temperatura in presenza di un gas inerte.

L'impianto ionico consiste nella ionizzazione di un gas drogante come la fosfina. Qui, un raggio composto da ioni droganti ad alta energia si forma che si spara in particolari aree del wafer.

Formazione di strati successivi

Ripeti i processi di mascheratura, incisione e drogaggio per gli strati successivi necessari per l'assemblaggio del tuo circuito integrato.

Per lo strato finale, si applica uno strato di biossido di silicio mediante deposizione chimica da vapore prima di depositare uno strato di alluminio per i contatti.

Formazione di chip IC individuali

Separare i numerosi trucioli tracciando le linee di separazione sul pannello in silicone prima di utilizzare una fresa diamantata.

Per separare i wafer, potrebbe essere necessario romperli lungo le linee di taglio prima di sottoporli a un'ispezione.

Stoccaggio

Dopo l'ispezione riuscita, si sigillano i chip del circuito integrato in speciali sacchetti di plastica senza elettricità statica. Puoi conservare i chip del pacco in deposito o spedirli.

Circuiti integrati in una scatola di immagazzinaggio
Circuiti integrati in una scatola di immagazzinaggio

Quali sono le caratteristiche di un circuito integrato?

Il circuito integrato è un dispositivo complesso costituito da wafer di silicio con disegni microscopici incisi su di essi. Puoi trovare diverse migliaia di transistor, resistori e altri componenti elettronici in questi progetti.

Alcune delle caratteristiche di un assieme di circuito integrato includono:

Densità

È possibile trovare assiemi di circuiti integrati con misurazioni a transistor nell'intervallo dei nanometri. Ciò consente di impacchettare milioni di transistor su un unico circuito integrato, aumentando così la funzionalità.

integrazione

È possibile utilizzare singoli chip per realizzare dispositivi discreti come i diodi emettitori di luce.

Gli assiemi di circuiti integrati derivano il loro nome dal fatto che combinano più dispositivi su un unico chip.

Gli assiemi di circuiti integrati hanno minuscoli transistor che consentono funzioni secondarie che in precedenza richiedevano più chip possibili con uno solo.

Materiali

Utilizzi materiali semiconduttori nell'assemblaggio di circuiti integrati. I materiali semiconduttori sono materiali che rientrano tra buoni conduttori e isolanti.

Il semiconduttore più popolare utilizzato per l'assemblaggio di circuiti integrati è il silicio. Per generare materiali elettronici con proprietà diverse, mescoli silicio ultrapuro con quantità minime di altri elementi.

imballaggio

A causa delle dimensioni e della sensibilità del chip del circuito integrato, la gestione diretta è impossibile. Racchiudi ogni chip in blocchi piatti di plastica o ceramica collegati a una serie di microscopici fili di alluminio o oro.

I perni metallici esterni sul blocco si collegano ai cavi interni fornendo una connessione meccanica ed elettrica sicura ai componenti del sistema.

chip IC la protezione è data dal blocco di plastica su cui si stampa il nome del produttore e il numero di parte e aiuta a raffreddare.

Dimensioni

Un assieme di circuito integrato può essere piccolo da 1 mm quadrato a un massimo di 200 mm quadrati. Un pacchetto di chip è abbastanza grande da ospitare l'assieme del circuito integrato con uno spessore che varia da pochi millimetri.

Quali componenti trovi negli assiemi di circuiti integrati?

Un circuito integrato è costituito da diversi dispositivi passivi e attivi modellati su un unico wafer. Alcuni dei componenti elettronici comuni che trovi sugli assiemi di circuiti integrati sono:

Condensatori

Un condensatore è un dispositivo di accumulo di energia elettrica passivo a due terminali che opera in un campo elettrico.

La capacità descrive l'effetto di un condensatore e un condensatore esiste per aggiungere capacità a un circuito integrato.

Condensatori
Condensatori

Diodi

Un diodo è un componente elettrico con un accoppiamento di terminali che mostra principalmente un flusso di corrente unidirezionale nell'assieme del circuito integrato. Con un diodo, hai poca resistenza in una direzione e alta resistenza nell'altra.

Diodi
Diodi

Resistenze

Un resistore è un componente elettrico passivo con una coppia di terminali che implementa la resistenza elettrica in un circuito integrato. I resistori consentono di ridurre il flusso di corrente, dividere le tensioni, regolare i livelli del segnale e terminare le linee di trasmissione in un circuito.

I resistori fanno parte del circuito integrato
I resistori fanno parte di un circuito integrato

Transistor

Un transistor è un dispositivo a semiconduttore che amplifica o commuta segnali elettrici in un circuito integrato. Un transistor di solito possiede una configurazione a triplo terminale per il collegamento a un circuito elettronico.

Come classificare un assieme di circuiti integrati in base all'approccio di produzione?

È possibile classificare gli assiemi di circuiti integrati in tre categorie in base alla tecnica di produzione utilizzata:

Assemblaggio di circuiti integrati sottili e spessi

In questi tipi di circuiti integrati si utilizzano componenti passivi come resistori e condensatori.

Tuttavia, si collegano separatamente i transistor e i diodi nella progettazione del circuito.

Si realizzano questi assiemi di circuiti integrati depositando pellicole di materiale conduttivo sulla superficie di vetro o su un supporto in ceramica.

Assemblaggio di circuiti integrati monolitici

Circuito integrato monolitico
Assemblaggio di circuiti integrati monolitici

È possibile creare interconnessioni a chip singolo di componenti attivi, passivi e persino discreti con questo tipo di assemblaggio IC. Gli assiemi di circuiti integrati monolitici sono di uso comune grazie al loro basso costo e all'affidabilità.

Assemblaggio di circuiti integrati ibridi/multi-chip

Un assieme di circuiti integrati multi-chip è costituito da più di un chip interconnesso con componenti attivi e passivi contenuti in un singolo chip.

Tali assiemi di circuiti integrati si trovano in applicazioni di amplificatori ad alta potenza che vanno da 5 W a 50 W con le loro prestazioni di assiemi di circuiti integrati monolitici che migliorano le prestazioni.

Quali materie prime utilizzate nell'assemblaggio di circuiti integrati?

Trovi la maggior parte dei circuiti integrati fatti di silicio puro drogato chimicamente per dare le regioni N e P.

Il silicio funge da substrato del chip mentre si utilizza il biossido di silicio come isolante dei condensatori e materiale dielettrico.

Durante il doping, fosforo e arsenico sono due comuni droganti di tipo N mentre i droganti di tipo P includono boro e gallio.

Trovi connettori tra i vari componenti nell'assieme IC spesso realizzati in alluminio.

I fili sottili in alluminio o oro collegano l'assieme del circuito integrato al pacchetto di montaggio. È possibile utilizzare materiali ceramici o plastici nella costruzione del pacchetto di montaggio.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo di un circuito integrato?

Un gruppo IC è un wafer di silicio compatto che puoi utilizzare come oscillatore, contatore, amplificatore, memoria del computer, microprocessore o timer. Trovi i seguenti vantaggi e svantaggi degli assiemi di circuiti integrati:

Vantaggi

  • I gruppi IC sono incredibilmente piccoli e più affidabili con un basso consumo energetico.
  • È possibile sostituire facilmente un gruppo IC in caso di guasto.
  • Questi chip sono ideali per il funzionamento di piccoli segnali con una maggiore capacità di lavorare in ambienti ad alta temperatura.
  • Laddove gli effetti parassiti e di capacità sono assenti, si aumenta la velocità operativa dell'assieme IC.
  • Beneficiate di una stretta corrispondenza dei componenti e di un coefficiente di temperatura dovuto alla produzione in serie.
Gli assiemi IC sono facilmente sostituibili in tempi di guasto
Gli assiemi IC sono facilmente sostituibili in caso di guasto

Svantaggi

  • Il guasto di un singolo componente nell'assieme del circuito integrato richiede la sostituzione dell'intero circuito.
  • Raggiungere un coefficiente di bassa temperatura è difficile.
  • Un gruppo IC può funzionare solo con una certa quantità di potenza.
  • Non è possibile creare bobine o indicatori negli assiemi IC.
  • È difficile ottenere un funzionamento a basso rumore e ad alta tensione.
  • La dissipazione di potenza non può superare i 10 watt mantenendo il funzionamento a bassa tensione.
  • I gruppi di circuiti integrati producono una potenza limitata che richiede un'estensione.

Come si determina un numero di parte dell'assieme di circuiti integrati?

La lettura del numero del componente di un assieme IC è una procedura semplice che consente di determinare il produttore e i dettagli tecnici.

Gli assiemi di circuiti integrati possiedono individualmente un numero di serie diviso in due parti.

Trovi le informazioni del produttore catturate dalla prima parte con le specifiche tecniche del chip indicate dalla seconda parte.

In cosa differisce un assieme di circuiti integrati da un PCB?

Incorpori un assieme di circuito integrato sul circuito stampato tramite un processo di saldatura. Osservate quindi che il PCB funge da supporto dell'assieme IC.

circuito stampato (PCB) fornisce il collegamento elettrico ai componenti consentendo funzionalità specifiche.

Un assieme di circuito integrato è un componente caricato modellato per svolgere una determinata funzione.

Pertanto, si può dire che un assieme di circuito integrato è un singolo chip contenente un circuito generico. È un pacchetto completo che fallisce se danneggiato internamente. Al contrario, puoi collegare diversi componenti a un PCB e persino sostituirli in caso di rottura.

Quali porte logiche puoi utilizzare con un circuito integrato?

Un dispositivo elettronico che esegue processi logici definisce una porta logica con gli ingressi e le uscite in forma binaria (0,1). È possibile allocare le porte logiche in tre categorie di porte di base, porte universali e porte esclusive.

Cancelli di base

Include le porte NOT, OR e AND e le utilizzi per le funzioni di base.

Cancello esclusivo

Le porte X-OR e X-NOR sono i due tipi di porte esclusive presenti negli assiemi IC.

Cancelli universali

Le porte NAND e NOR sono i due tipi di porte universali che utilizzi negli assiemi di circuiti integrati. Sono "universali" perché puoi usare questi cancelli per costruire qualsiasi cancello, sia di base che esclusivo.

Quali tipi di assiemi di circuiti integrati abbiamo?

Esistono diversi tipi di assiemi di circuiti integrati. È possibile classificare gli assiemi IC come segue in base alle applicazioni previste:

Assemblaggi di circuiti integrati digitali

Gli assiemi di circuiti integrati digitali sono quelli che funzionano solo a livelli distinti e limitati piuttosto che operare a numerosi livelli di ampiezza del segnale.

Li crei con un gran numero di porte logiche digitali che accettano dati binari o digitali come input.

Circuito integrato digitale
Un circuito integrato digitale

Assemblaggi di circuiti integrati analogici

Questi assiemi di circuiti integrati funzionano su uno spettro continuo di segnali e includono gruppi di circuiti integrati lineari ea radiofrequenza. Su un ampio intervallo di segnali analogici continui, è possibile trovare la relazione tra tensione e corrente non lineare.

Gruppi di circuiti integrati a segnali misti

Si creano assiemi di circuiti integrati misti combinando assiemi di circuiti integrati analogici e digitali su un singolo chip.

Quali sono le generazioni di assemblaggio di circuiti integrati?

Abbiamo attraversato varie generazioni di assemblaggi di circuiti integrati sin dall'inizio, ciascuno con un numero di transistor e porte logiche. Di seguito è riportato un elenco delle generazioni di assiemi IC e delle loro capacità.

  • ISS: L'integrazione su piccola scala utilizza porte logiche che vanno da 1 a 12 con pochi transistor (decine) su un chip.
  • MSI: L'integrazione su scala media consiste in centinaia di transistor su un chip IC e tra 13 e 99 porte logiche.
  • LSI: L'integrazione su larga scala comprendeva migliaia di transistor (da 500 a 20,000) su un chip all'incirca allo stesso costo di MSI. Le porte logiche vanno da 100 a 9,999.
  • VLS: L'integrazione su larga scala utilizzava transistor da 20,000 a 1,000,000 e porte logiche da 10,000 a 99,999.
  • ULSI: L'integrazione su larga scala conta 1,000,000 di transistor e 100,000 porte logiche.

Quali pacchetti puoi utilizzare con un circuito integrato?

È possibile trovare l'applicazione di due tipi di pacchetto con assiemi IC:

Montaggio a foro passante

Questi hanno pin di piombo saldati su un lato e fissati sul retro della scheda. Questi pacchetti sono grandi e utilizzati principalmente per bilanciare lo spazio sulla scheda e i vincoli di costo.

Circuito integrato a foro passante

Montaggio a foro passante in IC

Montaggio superficiale

Questo tipo di imballaggio utilizza la tecnologia di montaggio utilizzando piccoli gruppi di circuiti integrati. Si attaccano i circuiti integrati sulla superficie della scheda tramite speciali aree della scheda chiamate piazzole di saldatura.

Circuiti integrati con tecnologia a montaggio superficiale
Circuiti integrati con tecnologia a montaggio superficiale

Come funziona un assieme di circuiti integrati?

Un gruppo di circuiti integrati funziona in modo simile a un timer, un oscillatore o un microprocessore.

Le centinaia di componenti su un assieme IC svolgono varie funzioni per eseguire un processo definito.

Le porte logiche, che funzionano in forma binaria, trovano impiego negli assiemi IC. Un segnale basso inviato a un componente tramite un gruppo IC digitale produce un valore "zero", mentre un segnale alto produce un valore "uno".

Gli assiemi di circuiti integrati analogici e lineari hanno valori permanenti. Di conseguenza, un componente elettronico collegato a un circuito integrato lineare può utilizzare qualsiasi valore e produrre un altro valore.

Che cos'è la metrologia durante l'assemblaggio di circuiti integrati?

La metrologia si riferisce a un processo di misurazione di numeri e volumi, principalmente attraverso l'uso di apparecchiature metrologiche.

Nell'assieme IC, si misurano i modelli di primo e secondo strato sovrapposti inseriti su un wafer garantendo la precisione.

Perché è necessaria l'ispezione di un circuito integrato?

L'ispezione consente di verificare la conformità o la non conformità in un assieme di circuiti integrati, inclusa l'anomalia o l'inadeguatezza, in base a determinati criteri.

L'ispezione consente di rilevare particelle o difetti presenti su un wafer e anche le loro coordinate di posizione.

Quali sistemi di incisione utilizzate per l'assemblaggio di circuiti integrati?

Un sistema di incisione consente di stampare i progetti preferiti su un film sottile IC utilizzando reazioni chimiche liquide o ioniche e gas.

È possibile utilizzare sistemi di mordenzatura a umido oa secco, il primo utilizzando acido o alcali e il secondo utilizzando plasma ad alto vuoto.

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