什么是微电路,微电路的类型和封装

不知道是谁首先提出了在单个半导体芯片上制作两个或更多晶体管的想法。也许这个想法是在开始生产半导体元件之后立即产生的。众所周知,这种方法的理论基础发表于 1950 年代初期。解决技术问题用了不到 10 年的时间,早在 60 年代初,就发布了第一款在一个封装中包含多个电子元件的设备 - 微电路 (芯片)。从那一刻起,人类就走上了进步的道路,看不到尽头。

微电路的用途

在集成版本中,目前正在执行具有不同集成程度的各种电子元件。从它们中,就像从立方体中一样,您可以收集各种电子设备。因此,无线电接收器电路可以以各种方式实现。最初的选择是使用晶体管芯片。通过连接他们的结论,你可以制作一个接收设备。下一步是在集成设计中使用单个节点(每个人都在自己的身体里):

  • 射频放大器;
  • 外差式;
  • 混合器;
  • 音频放大器。

最后,最现代的选择是将整个接收器集成在一个芯片中,您只需要添加一些外部无源元件即可。显然,随着集成度的提高,电路的构建变得更加简单。即使是成熟的计算机现在也可以在单个芯片上实现。它的性能仍将低于传统计算设备,但随着技术的发展,这一时刻可能会被克服。

芯片类型

目前,生产了大量类型的微电路。几乎任何完整的电子组件,无论是标准的还是专用的,都可以在微型中使用。不可能在一篇评论的框架内列出和分析所有类型。但总的来说,根据功能用途,微电路可以分为三大类。

  1. 数字的.处理离散信号。数字电平应用于输入,信号也以数字形式从输出中获取。这类设备涵盖了从简单的逻辑元件到最现代的微处理器的领域。这还包括可编程逻辑阵列、存储设备等。
  2. 模拟.它们处理根据连续规律变化的信号。这种微电路的典型例子是音频放大器。此类还包括集成线性稳定器、信号发生器、测量传感器等。模拟类别还包括无源元件组(电阻器、RC电路等。).
  3. 模拟到数字(数字到模拟).这些微电路不仅将离散数据转换为连续数据,反之亦然。可以对同一包中的原始或接收信号进行放大、转换、调制、解码等。模数传感器广泛用于连接各种工艺过程的测量电路与计算设备。

微芯片也按生产类型划分:

  • 半导体——在单个半导体晶体上进行;
  • 薄膜 - 无源元件是在厚膜或薄膜的基础上创建的;
  • 混合 - 半导体有源器件“坐下”无源薄膜元件(晶体管 ETC。)。

但是对于微电路的使用,这种分类在大多数情况下并没有提供特别的实用信息。

芯片封装

为了保护内部内容并简化安装,微电路被放置在一个外壳中。最初,大多数芯片都是在金属外壳中生产的(圆形或矩形) 带有位于周边的柔性引线。

具有柔性引线的微电路的第一个变体。

这种设计不允许使用小型化的所有优点,因为与晶体的尺寸相比,设备的尺寸非常大。此外,集成度低,只会加剧问题。 60 年代中期,开发了 DIP 封装(双列直插式封装) 是一个矩形结构,两侧都有刚性引线。体积庞大的问题并没有解决,但这样的解决方案可以实现更大的封装密度,并简化电子电路的自动化组装。DIP 封装中微电路引脚的数量从 4 到 64 不等,尽管具有超过 40 个“脚”的封装仍然很少见。

采用 DIP 封装芯片。

重要的! 国产DIP微电路管脚间距2.5mm,进口——2.54mm(1 行=0.1 英寸)。正因为如此,在相互替换完整的、似乎俄罗斯和进口产品的类似物时出现了问题。轻微的差异使得难以在板和面板中安装功能和引脚排列相同的设备。

随着电子技术的发展,DIP封装的缺点也越来越明显。对于微处理器来说,管脚的数量是不够的,它们的进一步增加需要增加外壳的尺寸。这样的微电路开始占用电路板上太多未使用的空间。导致DIP主导时代终结的第二个问题是表面贴装的广泛使用。元件开始不是安装在板上的孔中,而是直接焊接到接触垫上。事实证明,这种安装方法非常合理,因此需要在适合表面焊接的封装中使用微电路。并且开始挤出用于“孔”安装的设备的过程(真洞) 元素命名为 贴片 (明装细节).

采用 SMD 封装的芯片。

迈向表面贴装钢 SOIC 封装及其修改的第一步(SOP、HSOP 等)。它们与 DIP 一样,沿长边有两排腿,但它们平行于外壳的底部平面。

QFP 芯片封装。

进一步的发展是 QFP 封装。这个方形表壳的每一侧都有端子。PLLC 外壳与它类似,但它仍然更靠近 DIP,尽管腿也位于整个周边。

一段时间以来,DIP芯片在可编程器件领域占据一席之地(ROM、控制器、PLM),但在线编程的普及也将两排真孔封装赶出了这个领域。现在,即使是那些似乎别无选择地安装在孔中的部件,也已经获得了 SMD 性能 - 例如,集成稳压器等。

PGA 处理器封装。

微处理器机箱的开发采用了不同的路径。由于引脚的数量不适合任何合理正方形尺寸的周边,因此大型微电路的腿以矩阵的形式排列(PGA、LGA等).

使用微芯片的好处

微电路的出现彻底改变了电子世界(特别是在微处理器技术方面)。占据一个或多个房间的灯上的计算机被认为是一种历史奇观。但是现代处理器包含大约 200 亿个晶体管。如果我们把一个晶体管的面积放在至少 0.1 平方厘米的分立版本中,那么处理器整体占用的面积至少要 20 万平方米——大约 2000 个中型三室公寓。

您还需要为内存、声卡、声卡、网络适配器和其他外围设备提供空间。安装如此多的分立元件的成本将是巨大的,并且操作的可靠性低得令人无法接受。故障排除和维修将花费非常长的时间。显然,没有高度集成芯片的个人电脑时代永远不会到来。此外,如果没有现代技术,就不会创建需要大量计算能力的设备——从家庭到工业或科学

电子产品的发展方向在未来很多年都是预先确定的。这首先是微电路元件集成度的提高,这与技术的不断发展有关。未来会有质的飞跃,微电子的可能性将达到极限,但这是一个相当遥远的未来的问题。

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