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自从Intel公司1971年设计制造出4位微处理器芯片以来,20多年里,CPU从Intel4004、80286、80386、80486发展到Pentium、PⅡ、PⅢ、P4,从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从MHz发展到今天的GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000多个跃升到千万以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI(超大规模集成电路)达到ULSI。封装的输入/输出(I/O)引脚从几十根,逐渐增加到几百根,甚至可能达到2000根。这一切真是一个翻天覆地的变化。
常用集成电路
常用集成电路 BGA封装技术又可详分为五大类⒈PBGA(PlasticBGA)基板:一般为2-4层有机材料构成的多层板晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用Zui多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,(其中,N是负极的意思(代表英文中Negative),N型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而P是正极的意思(Positive)是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。 倒装芯片技术的发展30多年前,“倒装芯片”问世三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。 金丝焊也叫热(压)(超)声焊主要键合材料为金(AU)线焊头为球形故为球焊[3]晶圆的成分是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将这些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体所需要的晶圆。晶圆越薄,生产的成本越低,但对工艺就要求的越高。 芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP,QFP,PGA,BGA,到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好连接器,即CONNECTOR ⒊信号传输延迟小,适应频率大大提高电磁能量或电磁信号的传输可分为两类,一类是电磁波在空间或大气中的传播,另一类是电磁波沿波导系统的传播。"电磁波导波系统Zui初由人类使用,是一条双线传输线,主要用于低频情况。随着频率的逐渐增大,双线传输线的传输损耗和辐射损耗急剧增加。为了克服辐射损耗,采用同轴结构。"同轴线中使用的模式仍然是TEM模式,必须有两个内外导体。频率越高,内导体的损耗就越严重。在微波波段,即分米波和厘米波段,发现用空心金属管传输电磁波是可行和方便的。在空中交通管中不可能传播TEM模式,采用TE模式或TM模式,称为金属波导或波导。金属波导在短毫米波段和亚微米波段的截面尺寸太小,不易加工,采用介质波导作为传输系统。"光纤和光波导也是光带中的介质波导。"光纤为短光纤已成为传输电磁信号的主要手段。"为了大致实现短路面的边界条件,由高电导率导体(με)组成的边界界面可以用来形成金属波导或波导。金属波导可以由一个波导管或多个波导管组成。"当导体的表面损耗被省略时,边界可以被看作是一个很短的路面。导波的特点是有截止频率。当工作频率高于截止频率时,纵向方向为快速行波,横向为驻波。当工作频率低于截止频率时,纵向变为衰减场或衰落场,横向仍为驻波。金属波导的传播特性是电磁波在介质中的传播波长为横向波长,即当金属波导的传播特性处于c=T/(με)1/2=CT/(με)1≤2或FC=CT/2π(με)1≤2的临界状态时,真空中的波长称为临界波长,即真空中的波长在相应的临界状态下称为临界波长(λT≤2π/T=1/FC(με)1≤2)。当电磁波的角频率大于波长的临界角频率时,电磁波可以在波导中传播,波导被切断。"临界角波数由波导的截面形状和尺寸决定。 ⒉CBGA(CeramicBGA)基板:即陶瓷基板,芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片(FlipChip,简称FC)的安装方式⑴槽型光电传感器 Intel系列CPU中,PentiumⅡ、Ⅲ、Ⅳ处理器均采用这种封装形式第1位--芯片功能K,代表是内存芯片 为使CPU能够更方便地安装和拆卸,从486芯片开始,出现一种名为ZIF的CPU插座,专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求接收部分是:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号
对于CPU,大家已经很熟悉了,286、386、486、Pentium、PⅡ、Celeron、K6、K6-2、Athlon……相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装,知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁--芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。封装对CPU和其他LSI(LargeScalc Integrat~on)集成电路都起着重要的作用,新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP,QFP,PGA,BGA,到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好。引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。[