Лабораторная работа №6

Микросхемы.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение классификации и системы условных обозначений интегральных микросхем (ИМС), ознакомление с типами корпусов. Изучение типовых структур и основных элементов пленочных, полупроводниковых, гибридных микросхем.

Теоретические сведения

Микросхема – это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработки сигнала и (или) накапливания информации и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и кристаллов. Под плотностью упаковки понимается отношение числа элементов и компонентов микросхемы, в том числе содержащихся в составе компонентов, к объему микросхемы без учета объема выводов. Микросхемы являются основной базой современной радиоэлектронной аппаратуры – от сложнейших устройств автоматического управления, связи, вычислительной техники, систем контроля до бытовых приборов (телевизоров, магнитофонов, микрокалькуляторов и др.).

Классификация микросхем

Интегральной микросхемой называется компонент РЭС, предназначенный для выполнения определенных функций в составе узла и состоящий из набора неразъемных электрически и механиче­ски соединенных частей (называемых элементами или участками), имеющих высокую плотность упаковки. Интегральная микросхема является отдельной конструктивно законченной единицей РЭС.

По технологическому признаку различают микросхемы пленоч­ные, гибридные и полупроводниковые (твердотельные). В пленочных микросхемах, содержащих, как правило, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и электрические соединения, проводящие, диэлектрические и резистивные материалы применяются в пленоч­ном виде и расположены на специальной подложке. Вариантами пле­ночных микросхемах являются тонкопленочные и толстопленочные интегральные схемы. В тонкопленочных микросхемах пленки изготав­ливают толщиной до 1 мкм, в толстопленочных - около 10 мкм.

В гибридные микросхемы кроме тонкопленочных элементов могут входить бескорпусные транзисторы, полупроводниковые дио­ды, микросборки, миниатюрные резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

В полупроводниковых микросхемах и пассивные элементы выполнены в объеме и на поверхности полупроводникового кри­сталла.

Наибольшее распространение нашли полупроводниковые и гибридные микросхемы. Плотность упаковки микросхемы характери­зуется степенью интеграции ее частей. Различают микросхемы ма­лой, средней, большой (БИС), сверхбольшой (СБИС) и сверхсверх­большой (С²БИС) степени интеграции.

Не так давно классификация микросхем пополнилась новыми понятиями: микросхемы общего назначения, заказные и полузаказ­ные. Заказной называют микросхему, разработанную на основе стан­дартных или специалоно созданных элементов по функциональной схеме, определяемой заказчиком, и предназначенной для РЭС опре­деленного вида. Полузаказной называют микросхему, разработанную на основе базовых кристаллов (в том числе, матричных).

Микросхемы могут быть предназначены для выполнения раз­нообразных функций, которые в первом приближении можно разде­лить на две группы - аналоговые и цифровые.

Аналоговые ИМС предназначены для обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции, цифровые — для обработки сигналов, изменя­ющихся по закону дискретной функции.

Аналоговые и цифровые микросхемы разрабатываются и производятся фирмами-изготовителями в виде серий. Каждая серия отличается степенью комплектности и содержит несколько микросхем, которые, в свою очередь, подразделяются на типономиналы (микросхемы конкретного типа, отличающиеся от микросхем того же типа одним или несколькими параметрами). К серии относится совокупность типов микросхем, которые могут выполнять различные функции, но имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения.

Система условных обозначений микросхем.

По принятой системе обозначение ИС должно состоять из че­тырех элементов. Первый элемент — это цифра, соответствующая конструктивно-технологической группе: 1, 5, б, 7 — полупроводниковые ИС (обозначение 7 присвоено бескорпусным полупроводниковым ИС); 2, 4, 8 — гибридные ИС; 3 — прочие ИС.

Второй элемент — две-три цифры, присвоенные данной серии ИС как порядковый номер раз­работки. Таким образом, первые два элемента составляют три-че­тыре цифры, определяющие полный номер серии ИС. Третий эле­мент— две буквы, соответствующие подгруппе и виду ИС(см. стенд «Микросхемы»). Четвертый элемент — порядковый номер разработки ИС в данной серии, в которой может быть несколько одинаковых по функциональному признаку ИС. Он может состоять как из од­ной цифры, так и из нескольких.

Приведем пример условного обозначения полупроводниковой ИС — схемы синхронизации МПК с порядковым номером сери» 800 и номером разработки ИС в данной серии по функционально­му признаку 1:

Пример условного обозначения полупроводниковой ИС – логического элемента И-НЕ с порядковым номером серии 33 и номером разработки микросхемы в данной серии по функциональному признаку 1:

Полное обозначение ИС: 133ЛА1.

Иногда в конце условного обозначения добавляется буква, оп­ределяющая технологический разброс электрических параметров данного типономинала. Конкретные значения электрических пара­метров и отличия каждого типономинала друг от друга приводят­ся в технической документации (например, параметры ИС 133ЛА1А отличаются от параметров ИС 133ЛА1Б).

Для ИС, используемых в устройствах широкого применения, в начале обозначения указывается буква К. Обозначение принимает вид: К133ЛА1. Если ИС выпускаются на экспорт (с шагом выво­дов корпуса 2,54 или 1,27 мм), то в условном обозначении перед буквой К присутствует буква Э (например, ЭК561ЛС2).

Микросхемам, различающимся только конструктивным испол­нением, присваивают, как правило, единое цифровое обозначение серии. Для характеристики материала и типа корпуса перед циф­ровым обозначением серии могут быть добавлены следующие буквы: Р — для пластмассового корпуса второго типа, М — для кера­мического, металлокерамического и стеклокерамического корпу­са второго типа, Е — для металлополимерного корпуса второго типа, А — для пластмассового планарного корпуса и И — для стеклокерамического планарного корпуса.