ИМС. Классификация

1. Классификация ИМС.

Конструкции и состав ИМС. Корпуса ИМС. Надежность ИМС и ее показатели.

2.

Твердотельная электроника —
раздел электроники, изучающий
физические принципы работы и
функциональные возможности
электронных приборов, в которых
движение электронов или иных
носителей заряда происходит в
объёме твёрдого тела.
Микроэлектроника — это область
твердотельной электроники,
занимающаяся проектированием и
изготовлением микроэлектронных
устройств и компонентов, таких как
интегральные схемы (ИС) и
микросхемы.

3. Основные понятия твердотельной электроники

Твердотельные
приборы
• электронные устройства, в которых управление
током осуществляется твёрдом теле полупроводника
Полупроводниковые
приборы
• устройства, принцип действия которых основан на
специфических свойствах полупроводниковых
материалов и связан с движением заряженных
частиц в твёрдом теле.
Интегральные
приборы
• микросхемы с высокой степенью интеграции,
содержащие множество элементов на одном
кристалле.

4. Основные понятия твердотельной электроники

Интегральная
микросхема
(ИМС)
• микроэлектронное устройство, выполняющее функции целой
электрической схемы и выполненное как единое целое, прибор, в
толще полупроводникового материала которых сформирована
электронная схема. В ИМС несколько элементов (резисторов,
конденсаторов, диодов, транзисторов) соединены между собой и
образуют определённый функциональный узел (логический
элемент, усилитель, генератор, стабилизатор напряжения и т. д.).
Электронное
устройство
• совокупность электрически связанных пассивных и активных
компонентов, выполняющих определённую функцию.

5. Кристалл интегральной микросхемы — часть полупроводниковой пластины, в объёме и на поверхности которой сформированы: - элементы

полупроводниковой интегральной микросхемы;
- межэлементные соединения;
- контактные площадки.

6. Компонент интегральной микросхемы

Компонент интегральной микросхемы —
часть микросхемы, которая:
- реализует функцию какого-либо
электрорадиоэлемента (транзистора,
диода, резистора, конденсатора и др.);
- может быть выделена как
самостоятельное изделие с точки зрения
требований к испытаниям, приёмке,
поставке и эксплуатации
Дополнительно стоит отметить, что компоненты могут включать в себя: кристалл
полупроводника, навесные конденсаторы, элементы корпуса и другие конструктивные
элементы, которые до монтажа являются самостоятельными изделиями.

7. Элемент интегральной микросхемы

Элемент интегральной микросхемы — часть
микросхемы, которая:
- реализует функцию какого-либо
электрорадиоэлемента (транзистора, диода,
резистора, конденсатора и др.);
- выполнена нераздельно от кристалла или
подложки;
- не может быть выделена как
самостоятельное изделие с точки зрения
требований к испытаниям, приёмке,
поставке и эксплуатации.

8.

•Пассивные компоненты —
элементы без усиления сигнала
(резисторы, конденсаторы,
индуктивности).
•Активные компоненты —
приборы с возможностью
усиления сигнала (диоды,
транзисторы, тиристоры).

9. Основные термины

Микросборка — это микроэлектронное изделие, которое выполняет определённую
функцию и состоит из элементов, компонентов и (или) интегральных микросхем, а также
других электрорадиоэлементов, находящихся в различных сочетаниях.
Подложка интегральной микросхемы (ИМС) — это заготовка из диэлектрического
материала, предназначенная для нанесения на неё элементов гибридных ИМС,
межэлементных и (или) межкомпонентных соединений, а также контактных площадок.
Корпуса интегральных микросхем — это герметичные конструкции, предназначенные для
защиты кристалла схемы от внешних воздействий и для электрического соединения с
внешними цепями. Некоторые типы корпусов: DIP (Dual-In-Line Package), SOIC (SmallOutline Integrated Circuit), QFP (Quad-Flat Package).
DIP (Dual-In-Line Package)
SOIC (Small-Outline Integrated Circuit)
QFP (Quad-Flat Package)

10.

Классификация
ИМС
Классификация ИМС
Классификация по
степени интеграции
Классификация по
технологии изготовления
Классификация по виду
обрабатываемого сигнала

11.

12.

Малая интегральная схема
(МИС)
• до 100 элементов в кристалле. В состав схемы входят один или несколько видов функциональных
аналоговых или логических элементов (логические элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, усилители, фильтры и
т. д.).
Применение: МИС-микросхемы используют в несложных логических схемах, системах управления,
интерфейсах ввода-вывода.
Средняя интегральная
схема (СИС)
• — до 1000 элементов в кристалле. В состав схемы входят один или несколько одинаковых
функциональных узлов электронных устройств (регистр, дешифратор, счётчик, постоянное
запоминающее устройство).
Применение: СИС-микросхемы позволяют интегрировать более сложные функции, такие как счётчики,
регистры и дешифраторы.
Большая интегральная
схема (БИС)
• — от нескольких тысяч до сотен тысяч логических элементов. В эту категорию входят микроконтроллеры,
микропроцессоры первых поколений, ПЗУ и ОЗУ. Используются в более сложных электронных системах,
таких как бытовая техника, системы безопасности, измерительные приборы, контроллеры устройств.
Сверхбольшая
интегральная схема (СБИС)
• — от сотен тысяч до миллионов транзисторов. В эту категорию входят современные процессоры,
высокопроизводительные микроконтроллеры, системы на кристалле. Используются в смартфонах,
ноутбуках, цифровых телевизорах, промышленных роботах.
Ультрабольшая
интегральная схема (УБИС)
• — достигает сотен миллионов и даже миллиардов элементов. К этой категории относятся современные
центральные и графические процессоры, интегральные схемы ИИ-ускорителей. Применяются в
суперкомпьютерах, серверах, мобильных устройствах, высокопроизводительных рабочих станциях.

13.

14.

•Плёночные — все элементы и межэлементные
соединения выполнены в виде плёнок.
•Гибридные – наряду с элементами, неразъёмно
связанными на поверхности или в объёме
подложки, используются навесные
микроминиатюрные элементы.
Совмещённые — наряду с полупроводниковыми
элементами используют и плёночные.

15.

Плёночные интегральные микросхемы (ИМС) — это микросхемы, в которых все
элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок, нанесённых
на диэлектрическую пластину — подложку.
Плёночные микросхемы содержат обычно только пассивные
элементы: резисторы, конденсаторы, индуктивности.
Активные элементы (диоды, транзисторы) не делают
плёночными, так как современная плёночная технология не
позволяет получать их со стабильными электрическими
характеристиками на общей диэлектрической подложке.
К материалу подложки предъявляют требования: высокая
механическая и электрическая прочность, высокая
теплопроводность и т. д.. Наиболее часто в качестве
подложек применяют стекло, керамику и
стеклокерамические материалы.
В зависимости от толщины плёнок и способа их нанесения
различают:
Тонкоплёночные — толщина плёнок до 1 мкм, получают
преимущественно методами термического вакуумного испарения и
ионного распыления.
Толстоплёночные — толщина плёнок 10–70 мкм, получают методами
трафаретной печати (сеткографии) с последующим вжиганием.

16.

Гибридная микросборка (гибридная интегральная схема) — интегральная схема,
в которой наряду с элементами, неразъёмно связанными на поверхности или в
объёме подложки, используются навесные микроминиатюрные элементы.
Некоторые из таких элементов: транзисторы, конденсаторы,
полупроводниковые диоды, катушки индуктивности,
бескорпусные микросхемы, вакуумные электронные
приборы, кварцевые резонаторы и другие.
Гибридные микросборки обычно помещают в герметизированный
корпус, который защищает содержимое от влаги, грязи, пыли,
механических и других негативных воздействий.
Гибридная микросборка 2КТ06А
В зависимости от толщины плёнок и способа их нанесения
различают:
Тонкоплёночные — Толщина плёнок — не более 1 мкм. Элементы
(проводящие, резистивные, диэлектрические и полупроводниковые)
создаются в виде тонких плёнок разных материалов, осаждённых на
общей стеклянной или керамической подложке.
Толстоплёночные — Толщина плёнок — 10–70 мкм. Пассивные
элементы (резисторы, конденсаторы, проводники и контакты),
соединительные проводники и контактные площадки выполнены
методом трафаретной печати с использованием различных паст на
поверхности керамической подложки.

17.

Совмещённые микросборки (гибридные интегральные схемы, гибридные микросхемы) —
это конструкции, в которых на одной подложке располагают два типа элементов:
Несъёмные — неразрывно связанные с базой.
Навесные — микроминиатюрные элементы (транзисторы, конденсаторы,
полупроводниковые диоды и др.).
Навесные элементы крепят на одной подложке с
несъёмными, а их выводы присоединяют к
соответствующим контактным площадкам пайкой
или сваркой.
По пространственному положению компонентов
совмещённые микросборки разделяют на:
Плоскостные — элементы и компоненты
располагаются в одной плоскости.
Объёмные — элементы и компоненты
размещены на двух и более плоскостях.

18.

Классификация по виду
обрабатываемого сигнала
Некоторые виды аналоговых ИМС:
Также к цифровым ИМС
•операционные усилители;
относятся микросхемы
•компараторы;
•генераторы сигналов;
памяти, интерфейсные
•фильтры (в том числе на пьезоэффекте);
схемы, схемы управления
ИМС по функциональному
•аналоговые умножители;
питанием и другие.
назначению подразделяются
•аналоговые аттенюаторы и регулируемые
усилители;
•стабилизаторы источников питания
(напряжения и тока);
•микросхемы управления импульсных блоков
питания;
•преобразователи сигналов;
•схемы синхронизации;
•различные датчики.
Цифровые интегральные
Аналоговые интегральные
микросхемы (ЦИМС) — это
микросхемы (ИМС) — это
устройства, предназначенные для
микросхемы, входные и выходные
обработки и преобразования
сигналы которых изменяются по
сигналов, изменяющихся по
закону непрерывной функции (то
закону дискретной функции. Такие
есть являются аналоговыми
сигналы представлены в виде
сигналами).
двоичных кодов (0 и 1).