Схема контроллера для светодиодной ленты
Что-то не так?
Пожалуйста, отключите Adblock.
Портал QRZ.RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Спасибо.
Как добавить наш сайт в исключения AdBlockКМОП таймер типа TLC555, микросхема IC1, включен по схеме генератора прямоугольных колебаний, период которых можно регулировать в пределах примерно 2-7 с. Этот сигнал подается на КМОП микросхему IC2 — счетчик Джонсона типа CD4017, на выходах которого появляются шесть различных комбинаций в позиционном коде, необходимых для получения трех суммарных и трех разностных комбинаций первичных цветов.
КМОП микросхема IC3 типа CD4025, содержащая три 3-входовых логических элемента ИЛИ-НЕ, распределяет шесть выходных сигналов на соответствующие светодиодам источники тока, поддерживая тем самым правильную последовательность смешения цветов. Четыре рпр-транзистора Дарлингтона типа MPSA64 (Ql — Q4) включены как управляемые источники тока, причем конденсаторы С4 — С7 вместе с базовыми резисторами образуют интегрирующие цепи с большой постоянной времени, из-за чего светодиоды LED1 -LED4 плавно изменяют яркость от максимума до минимума и наоборот. Соответственно непрерывно и плавно изменяется цвет свечения. Для питания схемы используется сетевой источник питания +5 В. Сетевой трансформатор Т1 рассчитан на выходное напряжение 6,3 В, которое выпрямляется мостом BR1 и стабилизируется микросхемой IC1 типа 78L05.
Понимание микросхемы IC 555 таймера.
555 Таймер IC является одним из наиболее часто используемых ИМС среди студентов и любителей.
Есть много применений этой микросхемы, в основном используется в качестве вибраторов, АСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР, МОНОСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР и БИСТАБИЛЬНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРА. В данной статье попробуем охватить различные аспекты таймера 555 IC и объяснить его работу в деталях. Так что давайте сначала определим понятия, что такое нестабильные, одностабильные и бистабильные вибраторы.
АСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Это означает, что не будет никакого стабильного уровня на выходе. Так что на выходе будет, колебания между высоким и низким уровнем. Эти параметры нестабильного выхода используется как часы для прямоугольной формы выхода для многих приложений.
ОДНОСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Это означает, что будет одно устойчивое состояние и одно неустойчивое состояние. В устойчивом состоянии может быть выбран высокий или низкий уровень самим пользователем. Если стабилизированный выход выбирается высокой, то Таймер всегда пытается поставить высокий уровень на выходе. Поэтому, с низким состоянием уровня Таймер выключается на короткое время и это состояние называют неустойчивым в течении этого времени. Если в стабильное состояние выбирается минимальное значение, и прерывание выхода переходит в состояние высокого на короткое время до прихода низкого значения.
[Узнать больше о одностабильный мультивибратор: 555 Таймер Одностабильный Мультивибратор схема]
БИСТАБИЛЬНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРА
Это означает выходное состояние стабильно. С каждым прерыванием выход изменяется и остается как есть. Например выход считается высоким сейчас с перерывом она снижается и остается низким. В следующий перерыв он идет высоким.
[Узнать больше о бистабильного мультивибратора: 555 Таймер IC Бистабильного Мультивибратора цепи]
Важные характеристики Таймера IC 555
NE555 IC и 8 пин устройства. Важные электрические характеристики Таймер заключаются в том, что он не должен включаться выше 15В, это означает, что источник напряжения не может быть выше 15В. Во-вторых, мы не можем сделать больше, чем 100мА с чипа. Если не будете следовать этим, микросхема будет сожжена или повреждена.
Объяснение работы
Таймер в основном состоит из двух основных конструкционных элементов, и они являются:
1.Компараторов (два) или два ОУ
2.Один SR мультивибратор (выбор сброса триггера)
Как показано выше есть только два важных компонента в Таймере, это два компаратора и триггер. Необходимо понять что такое компаратор и триггер.
Компараторы: это просто устройство, которое сравнивает напряжение на входных клеммах (инвертирующий (-VE) и неинвертирующий (+VE)). Поэтому в зависимости от разницы в положительной клеммой и отрицательной клеммой на входе в порт, определяется выход компаратора .
Для примера рассмотрим, положительная входная клемма напряжения будет +5В и отрицательной входной клемме будет напряжение +3В. Разница в том, 5-3=+2В. Поскольку разница положительная, мы получаем положительный выброс напряжения на выходе компаратора.
Другой пример: если положительная клемма напряжения +3В, а на отрицательной входной клемме будет напряжение +5В. Разница +3-+5=-2В, так как разница входного напряжения отрицательна. Выход компаратора будет отрицательным пиком напряжения.
Если для примера рассмотрим положительный входной терминал качестве входных и отрицательного входного разъема в качестве эталона, как показано на рисунке выше. Так что разница напряжения между входным и другим крупным положительным получим положительный выход компаратора. Если разница отрицательная, то мы получим отрицательный или землей на выход компаратора.
Существует четыре состояния мульвибратора для двух входов; однако мы должны понимать, что только два состояния триггера для этого случая.
| S | R | Q | Q’ (Q штрих) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
Теперь как показано в таблице, для входов сброса и установки мы получаем соответствующие результаты. Если есть импульс на набор PIN-кода и низкий уровень у сброса, то триггер сохраняет значение одного и влияет на высокую логику в Q терминалов. Это состояние продолжается до сброса, PIN получает импульс во время набора и имеет низкую логику. Это приведет к сбросу триггера поэтому выход Q выключается и это состояние продолжается до тех пор, пока триггер устанавливается снова.
Таким образом триггер хранит один бит данных. Вот другое дело, Q и Q-штрих всегда напротив.
В таймере, компаратор и триггер объединены.
Рассмотрим 9В подается на Таймер, из-за делителя напряжения, образованного резисторами внутри таймера, как показано в блок-схеме; там будет напряжение на контактах компаратора. Так из-за делителя напряжения сети у нас будет +6В на отрицательной клемме первого компаратора. И +3В на плюсовую клемму второго компаратора.
Первый и другой контакт -это один выход компаратора подключен к сбросу контакта мультивибратора, поэтому если у компаратора, один выход переходит из низкий, то триггер будет сброшен. А с другой стороны второй выход компаратора соединен с мультивибратором, так что если второй выход компаратора переходит из низкого значения мультивибратор хранит по одному.
На напряжение не менее +3В на контакт триггера (отрицательный вход второго компаратора), выход компаратора переходит из низкого в высокий, как обсуждалось ранее. Этот импульс определяет мультивибратор и сохраняет одно значение.
Теперь, если мы применяем напряжение выше чем +6В на контакте порога (плюсовой вход одного компаратора) , выход компаратора переходит от низкого к высоким. Этот импульс сбрасывает RS и RS запоминает ноль.
Другое дело происходит во время сброса триггера, когда он сбрасывает разряда получается контакт подключен к земле под именем получает включен Q1 . Транзистор T1 включается, поскольку элементы Q штрих находится на высокой отметке сброса и подключен к базе T1.
В нестабильной конфигурации подключенная емкость сюда сбрасывает в этот момент и поэтому на выходе таймера будет низким в течение этого времени. В нестабильной конфигурации время в течении заряда конденсатора на контакт триггера напряжение будет меньше, чем +3V и поэтому триггер сохраняет одно значение и на выходе будет высоким.
В нестабильной конфигурации, как показано на рисунке,
Частота выходного сигнала зависит от RA, RB резисторов и конденсатора C. уравнения дается в виде,
Частота(F) = 1/(период времени) = 1.44/((RA+RB*2)*C).
Здесь RA, RB являются значения сопротивлений и C значение емкости. Поставив сопротивление и емкость значения в вышеприведенное уравнение, мы получим частоты выходной квадратной волны.
Высокий уровень логики времени установленно как, TH= 0.693*(RA+RB)*C
Низкий уровень логики времени установленно как, TL= 0.693*RB*C
Скважностью импульсов выходного прямоугольного сигнала заданной как, Скважность= (RA+RB)/(RA+2*RB).
555 Таймер схема и описанияКонтакт 8. Мощности или напряжения питания vcc: этот вывод также не имеет никакой специальной функции. Он подключен к положительному напряжению. На Таймере, чтобы функция сработала, этот вывод должен быть подключен к положительному напряжению в диапазоне +3,6 в до +15в.
Контакт 4. Сброс: как обсуждалось ранее, есть переключатель макросхемы. Выход триггера управляет микросхемой, выход подключен на контакт 3 напрямую.
«Сброс» вывод непосредственно подключен к MR (общий сброс) триггера. При исследовании мы можем наблюдать небольшой цикл на триггере. Когда SR (общий сброс) контакт активным является низкий уровень триггера. Это означает, что для триггера, чтобы сбросить контакт SR напряжение должно идти от высокого к низкому. Этот шаг вниз логики в триггере происходит с трудом уход к низкому уровню. Поэтому выход идет слабо, независимо от каких-либо выводов.
Этот контакт связан с vcc для триггера, чтобы остановить с жесткого сброса.
Контакт 3. Выход: этот вывод также не имеет никакой специальной функции. Этот контакт имеет конфигурацию тяни-толкай (PUSH-PULL), образованной транзисторами.
Данная конфигурация показана на рисунке. Базы двух транзисторов соединены с выходом триггера. Поэтому, когда высокий логический уровень появляется на выходе триггера, то транзистор NPN включается и появляется на выходе +V1. Когда логика появившийся на выходе триггера становится низким, транзистор PNP получает включение и выход подключается к земле или –V1 появляется на выходе.
Таким образом, как конфигурация используется, чтобы получить прямоугольный сигнал на выходе по логике управления с триггера. Основное назначение этой конфигурации — получить загрузку триггера обратно. Но триггер не может выпустить 100мА на выходе.
Ну до сих пор мы обсуждали контакты, которые не изменяют состояние выходов в любом состоянии. Оставшиеся четыре контакта специальные, потому что они определяют состояние выхода таймера микросхемы.
Контакт 5. Контрольной контакт: управляющий вывод соединен с отрицательным входным контактом первого компаратора.
Рассмотрим для случая напряжение между vcc и Землей составляет 9В. Из-за делителя напряжения в микросхеме, напряжение на управляющий вывод будет только vcc*2/3 (для напряжения питания vcc = 9, напряжение на контакте = 9*2/3=6В ).
Эта функция дает пользователю непосредственно контроль за первым компаратором. Как показано в вышеуказанной схемы на выход первого компаратора подается на сброс триггера. На этот вывод мы можем поставить различные напряжения, скажем, если мы подключаем его к +8В. Сейчас происходит то, что порог контактного напряжение должно достигать +8В до сброса триггера и тащить на выход вниз.
Для нормальной случая, к V-Out будет идти минимальное то конденсатор получает заряд до 2/3VCC (+6V для 9В питания). Теперь, поскольку мы выставили разные напряжения на управляющий вывод (первый компаратор отрицательный или компаратор сброса).
Конденсатор следует зарядить до достижения напряжения управляющего вывода. Сила заряда конденсатора влияет на время включения и выключения изменения сигнала. Поэтому выходной сигнал испытывает различные включения интервала.
Обычно этот вывод заведен вниз с конденсатором. Во избежание нежелательных шумов и помех в работе.
Контакт 2. Триггер: подключен ко входу второго компаратора. Выход второго компаратора подключен к контакту SET триггера. С выхода второго компаратора мы получаем высокое напряжение на выходе таймера. Так что можно сказать контакт триггера управляет выходом Таймера.
Сейчас вот что стоит соблюдать, низкое напряжение в триггере форсирует выход высокого напряжения, так как на инвертирующий вход второго компаратора. Напряжение на контакт триггера должен идти ниже напряжения питания VCC*1/3 (при VCC 9В как предполагается, VCC*(1/3)=9*(1/3)=3В). Поэтому напряжение на триггере должен быть ниже 3В (для 9В питания) на выходе таймера, чтобы идти высоким уровнем.
Если этот контакт подключен к земле, выход будет всегда высокий.
Контакт 6. Порог: контакт порога напряжения определяет момент сброса триггера в Таймере. Порог напряжения обозначен для положительного ввода компаратора 1.
Здесь разность напряжений между контактом THRESOLD (порога) и контакта управления (Control) определяет выход компаратор 2 и поэтому сброс логики. Если напряжение разностm будет положительной, то триггер получает обнуление и выход снижается. Если разница отрицательная, то логика в контакте SET определяет выход.
Если вход контроль открыт. Затем напряжение, равное или большее, чем напряжение VCC*(2/3) (т.е. 6V для 9В питания) приведет к сбросу триггера. Поэтому выход идет низким.
Поэтому мы можем заключить, что контакт порога напряжения определяет, когда выход должен идти низкий, если управляющий вывод открыт.
Контакт 7. Сброс: этот вывод взят из открытого коллектора транзистора. Поскольку транзистор (контакт сброса T1) получил соединение Базы к Q штрих. Всякий раз, когда выход становится низким или триггер получает обнуление, Сброс подключен на землю. Когда Q штрих будет высокой, тогда Q будет низким, поэтому транзистор T1 получит изменение ON так как на базу транзистора поступила энергия.
Этот вывод обычно разряжает конденсатор в нестабильной конфигурации, по этому название Сброс.
<<< Техническая информация
5 ватный усилитель на микросхеме TA7222 Начинающим
5 ватный усилитель на микросхеме TA7222 это простой 5-ваттный моно-аудио усилитель с использованием микросхемы TA7222 который нагружен на 4-х омный динамик использует для питания батарею 9В или адаптер постоянного тока 9В. Вы также можете сделать стерео-усилитель, используя два одинаковых 5 ватный усилитель на микросхеме TA7222.
Схема и работа 5 ватный усилитель на микросхеме TA7222.
Принципиальная схема 5-ваттного аудио усилителя показана на рисунке. Помимо аудио усилителя TA7222 (IC1) и 4-омного динамика (LS1), в этом 5-ваттном усилителе используются несколько резисторов и конденсаторов, потенциометр и два разъема. Интегральная микросхема TA7222 (IC1) является сердцем схемы. Эта интегральная микросхема имеет десять контактов. Контакт 1 подключен к источнику питания + 9 В. Конденсатор емкостью 470 мкФ, 25 В (С1), подключенный между + 9 В и заземлением, действует как фильтр. Контакты 2 и 3 микросхемы не используются. Контакт 4 соединен с входным аудио разъёмом через потенциометр VR1, конденсатор C2 и резистор R1.
Потенциометр VR1 используется для управления входным аудио сигналом. Вывод 5 микросхемы соединен с землей через резистор R2 и конденсатор C3. Контакт 6 не используется. Контакты 7 и 8 заземлены. Конденсатор C4 подключен между контактами 9 и 10. Контакт 9 подключен к земле через конденсатор C6. Он также подключен к 4-омному динамику (LS1) через конденсатор C5. Сборка и настройка 5 ватный усилитель на микросхеме TA7222.
Схема печатной платы фактического размера с использованием микросхемы TA7222 показана на рисунке.
Компоновка ее компонентов показано на рис. 3. Аудио вход подается на разъем CON2. После сборки схемы выполните калибровку и настройку следующим образом: Подключите батарею 9В к цепи на CON1. Подключите 4-омный 5-ваттный динамик к LS1. Теперь аккуратно установите регулятор громкости (VR1) в среднее положение. Возьмите металлическую отвертку и аккуратно дотроньтесь до аудио входа (CON2). Вы должны услышать жужжащий звук из динамика. Если это так, то ваш усилитель готов к использованию. После настройки поместите собранную плату в небольшой подходящий пластиковый корпус.
Замечания:
1.Это 5 ватный усилитель на микросхеме TA7222 может работать с источниками питания от 6В до 12В постоянного тока.
2. Не используйте мощный паяльник для пайки микросхемы IC1, так как это может повредить микросхему. Используйте подходящий радиатор для защиты микросхемы IC1 от перегрева.
Интегральная микросхема — тип — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Интегральная микросхема — тип
Cтраница 1
Интегральная микросхема ОУ типа 153УД1 принадлежит к операционным усилителям первого поколения. Микросхемы второго поколения ОУ типа 153УД2, 153УД6 по сравению с микросхемой 153УД1 имеют более высокие входное сопротивление и коэффициент усиления при меньших токах потребления. [1]
Один из таймеров интегральной микросхемы типа 556 ( рис. 5, б) работает в качестве самовозбуждающегося мультивибратора. Вывод 5 соединяется с вводом 8 другого таймера ( рис. 5 а), работающего по схеме моностабильного мультивибратора. На выводной клемме 9 образуются соответствующие выходные импульсы. Их продолжительность регулируется элементами, R3 и СЗ. [2]
При повторении конструкции рекомендуется применить интегральную микросхему типа К 1УТ531А, увеличив при этом напряжения источников питания до 9 В. Переменный резистор R3 должен быть группы В. [3]
Схема нуль-органа выполнена на двух интегральных микросхемах типа 1УТ401А, причем первая микросхема выполняет функцию предварительного усиления импульсов разбаланса, а вторая — функцию порогового устройства. Коэффициент усиления предварительного усилителя равен 100 и регулируется сопротивлением R3 в цепи положительной обратной связи. Операционные усилители, на которых собран нуль-орган, могут иметь сложную переходную характеристику: колебательный характер ее крайне нежелателен, так как это может вносить в работу триггеров, включенных на выходе нуль-органа, неопределенность. [4]
Уровни сигналов усилителей-передатчиков и усилителей-приемников соответствуют уровням интегральных микросхем типа ТТЛ. [5]
Одна ступень ( IC1) реализована на интегральной микросхеме типа TDA 1037, которая может быть заменена любой другой низкочастотной микросхемой. Она используется в качестве усилителя мощности, с выхода которого сигнал подается на головные телефоны, и одновременно обеспечивает удвоение напряжения, снимаемого с диода АА143 для стрелочного индикатора уровня измеряемого сигнала. [7]
Источником импульсов и цепью распознавания направления движения является интегральная микросхема типа СА3086, которая включает в себя пять не связанных друг с другом транзисторов. Два из них использованы для создания триггера Шмитта. Прекращение ос-вещеаия светочувствительного элемента F2 вызывает скачок положительного напряжения на коллекторе второго транзистора. Оно через конденсатор, соединенный с выводами 5 и 6, попадает и на базу третьего транзистора ( вывод 6), на чьем коллекторе возникает импульс отрицательного напряжения. [8]
На входной каскад сигнального устройства, выполненного на интегральной микросхеме типа 741C, поступают сигнал из контура обратной связи и сигнал задатчика. Усиленная разность этих сигналов подается на оконечный релейный каскад. При срабатывании реле релейного каскада включается сигнальная лампа и замыкаются ( или размыкаются) контакты внешней сигнализации. [10]
ПИД-регулятор с формированием алгоритма электрической частью ЭГР, выполняемый на интегральных микросхемах типа ЭГР-2И. [11]
На рис. 7.42 приведена полная принципиальная схема однокаскадного УПТ, используемая при конструировании монолитных интегральных микросхем типа 1УТ221А — В. Верхняя часть схемы аналогична схеме рис. 7.41, а, поэтому к ней применимы все положения приведенного анализа. [12]
На автомобилях ВАЗ 21083, 21093, оборудованных микропроцессорной системой, в качестве датчика температуры установлена интегральная микросхема типа 19.382 8 с диапазоном измерения температуры — 40 — 125 С и потреблением тока 0 001 А. Термобиметаллические датчики используются в системе аварийных сигнализаторов температуры. Схема их включения представлена на рис. 63.55, в. [14]
Одра-1305 и Одра-1325 ( рис. 4, 5) — машины третьего поколения, построенные на интегральных микросхемах типа ТТЛ. Они отличаются вычислительной мощностью. [15]
Страницы: 1 2
Оптоизолировать две микросхемы с общим источником питания
В Насколько безопасны оба микросхемы с одним и тем же источником питания?
А может и нет. Зависит от замыканий на землю и неправильно подключенных розеток. Соответствует ли оно требованиям безопасности UL CE для подключения линии к заземлению электроники? Дополнительные детали дизайна отсутствуют. Если он имеет доступ человека к сигналам или сигнальному заземлению, даже с ESD, он должен иметь заземление, даже если это плавающее устройство. т.е. 3-х контактный штекер. В противном случае необходима двойная изоляция.
Вы также должны защитить электронику от простого отказа с помощью ограничителя перенапряжения. как вам удастся защитить пользователей от случайных скачков молнии, скажем, +/- 1500 В 0-рк 50 мкс. Ваши резисторы также должны быть рассчитаны на 3 кВ и желательно больше. Вы могли бы рассмотреть емкостную сеть переменного тока, подключенную и не подключающую нейтраль к земле постоянного тока с током заземления, ограниченным при 1200 В переменного тока, для теста Hipot и током утечки для тестов безопасности, ограниченным 0,5 мА на любых крышках фильтра на землю.
Если вы не планируете получить сертификацию UL CE, выйдите сейчас и перейдите к низковольтному трансформатору. Это безопасный план.
Q Возможно, что при наличии очень большого шума первая IC влияет на вторую в этой общей точке?
Да, но вторая микросхема в настоящее время ничего полезного не делает. Синфазный и паразитный радиочастотный шум будет мешать вашей конструкции, если вы не предполагаете, что будут помехи, и заблокируете его.
Q Если это неправильно … как выполнить изоляцию?
Высокоимпедансное дифференциальное измерение, такое как цифровой мультиметр, является лучшим подходом с CMMR, защитой от перенапряжения LPF, OVP, защитой Hipot, утечкой на землю и фильтром CM, включенными в конструкцию. Ферритовый дроссель CM, дифференциальный инструментальный усилитель или надежный операционный усилитель с маленькими ВЧ-колпачками на землю или нет — ваш выбор, если вы хотите, чтобы 3-контактный штекер с MOV после колпачка серии 3 кВ или резистор перед делителем уменьшали до желаемого уровня. Является ли это биполярным питанием (+/- V) смещением к V + / 2.
Схема управления световыми приборами в автомобиле
Данная схема представляет собой мощный импульсный генератор с регулируемой скважностью, с выхода которого на световые приборы автомобиля подаются импульсы тока при включенном зажигании. Напряжение 12 В поступает на схему от двух разных цепей. Напряжение для световых приборов берется непосредственно от автомобильного аккумулятора и генератора и через предохранитель F1 подается на схему. Питание цифровой или логической части схемы формируется из напряжения +12 В цепи системы зажигания. Когда зажигание включено, схема также включена, и наоборот. При включенном зажигании напряжение питания поступает на схему через диод D1, разрешая работу микросхемы IC1 — таймера 555, который включен по схеме генератора импульсов. На выводе 3 микросхемы IC1 формируется выходной сигнал генератора. Его скважность определяется следующим соотношением: (Rl + R2) / R3.
Потенциометр R1 позволяет регулировать длительность отрицательной части выходного импульса в пределах 10-50% полного периода сигнала. Регулирование необходимо для того, чтобы можно было устанавливать удобный уровень яркости световых приборов. Микросхема с логическими элементами (IC2) питается непосредственно от автомобильного аккумулятора и генератора и используется для управления работой схемы. Когда зажигание выключено, логический уровень на выводе 3 элемента 1С2-а высокий.
При таком логическом состоянии на транзисторах нет отпирающего смещения и световые приборы не работают. Когда зажигание включено, через диод D1 напряжение питания подается на генератор. На выходе микросхемы IC1, где собран генератор, появляется последовательность импульсов, которая одновременно поступает на затворы МОП транзисторов Q1 и Q2. Через эти транзисторы импульсы напряжения +12 В затем поступают соответственно через диоды D3 и D4 на лампы фар ближнего света автомобиля. Диоды обеспечивают развязку между устройством и электрооборудованием автомобиля. Конструкция устройства делает возможным добавление к схеме второй пары мощных МОП транзисторов и соответствующих диодов, причем управляться они будут через микросхему IC2-d. Таким образом, в работу схемы могут быть включены и задние огни автомобиля.
Аналоги зарубежных деталей можно найти в разделе Аналоги и возможные замены.
Граф Р., Шиитс В. — Энциклопедия электронных схем (7).
|
|
|
Интегральные схемы, ИС | Electronics Club
Интегральные схемы, ИС | Клуб электроникиШтыри | Держатели | Статический | Таблицы данных | Книги | Раковина / источник | Объединить выходы | Логические ИС | ПИК
Смотрите также: 555 | 4000 серия | 74 серии
Интегральные схемыобычно называют ИС или микросхемами. Это сложные схемы, нанесенные на крошечные полупроводниковые микросхемы (кремний).
Силиконовый чип обычно упаковывается в пластиковый держатель с разнесенными контактами на 0.Сетка 1 дюйм (2,54 мм), которая поместятся в отверстия на картоне и макете. Очень тонкие провода внутри корпуса соединяют микросхему с контактами.
ИСдля поверхностного монтажа (SMD) предназначены для машинной сборки. У них очень короткие близко расположенные контакты и не подходят для образовательных или хобби-схем.
Номера контактов
Штыри пронумерованы против часовой стрелки вокруг микросхемы (микросхемы), начиная с выемки или точки. На схемах показана нумерация 8-контактных и 14-контактных ИС, но принцип одинаков для всех размеров.
Rapid Electronics: ИС (все типы)
Держатели микросхем (гнезда DIL)
Микросхемылегко повреждаются нагревом при пайке, а их короткие контакты нельзя защитить радиатором. Вместо этого мы используем держатель микросхемы, строго называемый гнездом DIL (DIL = Dual In-Line), который можно безопасно припаять. на печатную плату. После завершения пайки ИС вставляется в держатель.
ДержателиIC необходимы только при пайке, поэтому они не используются на макетных платах.
Rapid Electronics: розетки DIL
Извлечение ИС из держателя
Если вам нужно извлечь микросхему, ее можно аккуратно извлечь из держателя с помощью небольшой отвертки с плоским лезвием. Осторожно поднимите каждый конец, вставив лезвие отвертки между микросхемой и держателем и осторожно повернув отвертку. Постарайтесь начать подъем с обоих концов, прежде чем пытаться извлечь ИС, иначе вы погнетесь и, возможно, сломаете штифты.
Печатные платы серийного производства часто имеют ИС, припаянные непосредственно к плате. без держателя микросхемы обычно это делается на машине, которая может работать очень быстро.Не пытайтесь сделайте это самостоятельно, потому что вы, вероятно, повредите микросхему, и ее будет сложно удалить без повреждений.
Меры защиты от статического электричества
Многие микросхемы чувствительны к статическому электричеству и могут быть повреждены при прикосновении к ним, потому что ваше тело могло быть заряжено статическим электричеством, например, от одежды. Чувствительные к статическому электричеству ИС будут поставляться в антистатической упаковке с предупреждающей этикеткой и их следует оставить в этой упаковке до тех пор, пока вы не будете готовы их использовать.
Обычно достаточно заземлить руки, прикоснувшись к металлической водопроводной трубе или окну. перед обработкой ИС, но для более чувствительных (и дорогих!) ИС специальные имеется оборудование, включая заземленные браслеты и заземленные рабочие поверхности. Заземленную рабочую поверхность можно сделать из листа алюминиевой кухонной фольги и использовать зажим-крокодил для соединения фольги с металлической водопроводной трубой или оконной рамой с Последовательный резистор 10кОм.
Лист данных
Для большинства микросхем доступны таблицыс подробной информацией об их характеристиках и функциях.В некоторых случаях показаны примеры схем. Большой объем информации с символами и Сокращения могут сделать таблицы данных ошеломляющими для новичка, но они того стоят читая по мере того, как вы становитесь более уверенными, потому что они содержат много полезной информации для более опытные пользователи, проектирующие и тестирующие схемы.
На странице «Ссылки» перечислены некоторые веб-сайты с техническими данными, но это хорошо стоит вложить деньги в некоторые справочники, такие как приведенные ниже.
Справочники по микросхемам
Я порекомендовал эти книги, которым, возможно, будет легче следовать, чем техническое описание:
Ток потребления и источника
ВыходыIC часто называют «потребителями» или «источниками» тока.Термины относятся к направлению тока на выходе ИС.
Если на ИС втекающий ток , он течет на выход . Это означает, что устройство, подключенное между положительным источником питания (+ Vs) и Выход IC будет включен , когда на выходе будет низкий уровень (0 В) .
Если IC получает ток , он течет из выхода . Это означает, что устройство, подключенное между выходом IC и отрицательным питание (0 В) будет включено , когда выход высокий (+ Vs) .
К выходу IC можно подключить два устройства, чтобы одно было включено. когда выход низкий, а другой включен, когда выход высокий.
Максимальные токи потребления и истока для выхода IC обычно одинаковы, но есть некоторые исключения, например, логические ИС 74LS TTL могут потреблять до 16 мА, но только источник 2 мА.
Использование диодов для объединения выходов
Выходы микросхем никогда нельзя напрямую соединять вместе. Однако диоды могут использоваться для объединения двух или более цифровых (высокий / низкий) выходов ИС, например счетчика.Это может быть полезным способом создания простых логических функций без использования логических вентилей!
На схеме показаны два способа объединения выходов с помощью диодов. Диоды должны быть способны передачи выходного тока. Сигнальные диоды 1N4148 подходят для слаботочных устройств, таких как светодиоды.
Например, выходы Q0 — Q9 счетчика 4017 1 из 10 идти высоко по очереди. Использование диодов для объединения 2-го (Q1) и 4-го (Q3) выходов, как показано на нижней диаграмме светодиод дважды мигнет, а затем появится более длинный промежуток.Диоды выполняют функцию логического элемента ИЛИ.
Примеры проектов:
555 Таймер IC
8-контактная микросхема таймера 555 используется во многих проектах. Для получения дополнительной информации см. Страницу таймера 555.
Рекомендуемая книга: IC 555 Projects
Rapid Electronics: таймер NE555
Логические ИС
Логические ИСобрабатывают цифровые сигналы, и есть многие устройства, в том числе логические вентили, триггеры, регистры сдвига, счетчики и драйверы дисплея.
Логические ИСможно разделить на две группы: серии 4000 и 74, которая состоит из различных семейств, таких как 74HC, 74HCT и 74LS.
Для большинства новых проектов семейство 74HC — лучший выбор. В таблицах показано напряжение питания и максимальный выходной ток для каждого семейства. Для семейств 74LS и 74HCT требуется питание 5 В, поэтому они не подходят для работы от батарей.
Логические входы ИС имеют высокий импеданс, и неиспользуемые входы должны быть подключены к 0 В или + В чтобы избежать неустойчивого поведения из-за состояния переключения входов в ответ на паразитные электрические помехи.ИС 74LS необычны, потому что их входы «плавают» в высоком уровне, когда они не подключены.
Количество логических входов ИС, которые могут управляться одним выходом того же семейства, называется разветвлением . Обычно 50 (10 для 74LS), в простых схемах маловато.
Более подробную информацию о семействах логических ИС, включая расположение выводов для многих ИС, см. На следующих страницах:
| Семейство логических ИС | Напряжение питания |
| Серия 4000 | от 3 до 15 В |
| 74HC | 2 до 6 В |
| 74HCT 5.5 В | |
| 74LS | 5 В ± 0,25 В |
| Семейство логических ИС | Максимальный выходной ток |
| 4000 серия | около 5 мА (около 5 мА) |
| 74HC | около 20 мА |
| 74HCT | около 20 мА |
| 74LS | сток 16 мА источник 2 мА |
| Для переключения тока транзистора | |
Rapid Electronics:
ИС серии 4000 |
ИС 74 серии
Смешивание семейств логики
Лучше всего построить схему, используя только одно логическое семейство, но при необходимости можно использовать разные семейства. смешанный при условии, что источник питания подходит для всех. Например, для смешивания 4000 и 74HC требуется напряжение питания должно быть в диапазоне от 3 до 6 В. Схема, включающая микросхемы 74LS или 74HCT, должна иметь питание 5 В.
Выход 74LS не может надежно управлять входом 4000 или 74HC, если не установлен подтягивающий резистор 2.2к подключено между источник питания +5 В и вход для корректировки используемых немного разных диапазонов логического напряжения.
Обратите внимание, что выход серии 4000 может управлять только одним входом 74LS.
Управление входами 4000 или 74HC от выхода
74LS с помощью подтягивающего резистора.
PIC микроконтроллеры
PIC — это программируемый P I встроенный микроконтроллер C , «компьютер на кристалле». У них есть процессор и память для запуска программы, реагирующей на входы и управляющих выходами, поэтому они могут легко выполнять сложные функции, для которых потребовалось бы несколько обычных ИС.
Программирование микроконтроллера PIC может показаться сложным для новичка, но существует ряд разработанных систем. чтобы сделать это легко. Система PICAXE — отличный пример, потому что она использует стандартный компьютер для программирования (и перепрограммировать) PIC; не требуется специального оборудования, кроме недорогого кабеля для загрузки. Программы могут быть написаны на простой версии BASIC или с использованием блок-схемы. Программное обеспечение для программирования PICAXE и обширная документация доступна для бесплатной загрузки, что делает систему идеальной для обучения и пользователей. дома.Для получения дополнительной информации (включая загрузки) см. Www.picaxe.com
Если вы думаете, что PIC не для вас, потому что вы никогда не писали компьютерных программ, пожалуйста, посмотрите Система PICAXE. Начать работу с помощью нескольких простых команд BASIC очень легко, и существует ряд проекты доступны в виде наборов, которые идеально подходят для начинающих.
Быстрая электроника: PICAXE
Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку.У них есть широкий ассортимент микросхем и других компонентов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.
Политика конфиденциальности и файлы cookie
Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.
клуб электроники.инфо © Джон Хьюс 2021
Дизайн, работа, преимущества и недостатки
Интегральные схемы— это схема, которая содержит элементы, которые неразделимы и электрически соединены между собой таким образом, что ИС не может быть разделена по причинам коммерции и конструкции. Для создания такой схемы можно использовать мириады технологий. Сегодня то, что мы называем ИС, изначально было известно как монолитная интегральная схема. Считается, что Килби создал первую работающую ИС еще в 1958 году, а в 2000 году он получил Нобелевскую премию по физике за свой упорный труд.Первым покупателем этого изобретения стали ВВС США. В этой статье обсуждается обзор интегральной схемы и ее работы.
Что такое интегральная схема?
Интегральная схема (ИС), иногда называемая микросхемой или микрочипом, представляет собой полупроводниковую пластину, на которой изготовлены тысячи или миллионы крошечных резисторов, конденсаторов и транзисторов. ИС может выполнять функцию усилителя, генератора, таймера, счетчика, памяти компьютера или микропроцессора. Точная ИС подразделяется на линейную (аналоговую) или цифровую в зависимости от ее будущего применения.
Интегральные схемы все это передернули. Основная идея заключалась в том, чтобы получить полную схему с множеством компонентов и соединений между ними и воссоздать все это в микроскопически крошечной форме на поверхности куска кремния. Это была невероятно умная идея, которая сделала возможными все виды «микроэлектронных» устройств, начиная от цифровых часов и карманных калькуляторов и заканчивая ракетами для посадки на Луну и оружием со встроенной спутниковой навигацией.
Кто изобрел интегральные схемы?
Интегральная схема была изобретена Джеком Килби, а также Робертом Нойсом, тогда как разработка ИС может быть выполнена в Fairchild Нойсом.Таким образом, та же самая концепция была реализована в Texas Instruments, Даллас, Джеком Килби. В 195 году Джули Нойс подал заявление об авторском праве на свое происхождение IC. Ceruzzi не освещал открытие разделения компонентов IC.
С 8 ноября 1923 года по 20 июня 2005 года американский инженер-электрик Джек Сент-Клер Килби вместе с Робертом Нойсом принимал участие в признании первичной ИС, работая в TI или Texas Instruments в 1958 году. , он получил Нобелевскую премию по физике 10 декабря 2000 года.
Поколения интегральных схем
С самого начала создания ИС существовали различные поколения интегральных схем, включая ряд транзисторов, а также логические вентили для каждой микросхемы. Список поколений ИС с указанием их емкости приведен ниже.
SSI: В SSI или технологии малой интеграции использовались транзисторы от 1 до 10 и логические вентили от 1 до 12.
MSI: В технологии интеграции MSI или среднего размера использовались транзисторы от 10 до 500 и от 13 до 99 логических вентилей.
LSI: В LSI или технологии крупномасштабной интеграции использовались транзисторы от 500 до 20 000 и логические вентили от 100 до 9 999.
VLSI : В СБИС или технологии очень крупномасштабной интеграции использовались транзисторы от 20 000 до 1 000 000 и логические вентили от 10 000 до 99 999.
ULSI: В ULSI или технологии сверхбольшой интеграции использовались 1 000 000 транзисторов и 100 000 логических вентилей.
Структура IC
В интегральной схеме кристалл является частью полупроводникового материала, такого как кремний или Si.Преобразование этого может быть выполнено в функциональную схему с помощью процесса изготовления, такого как легирование, металлизация, химическое осаждение из паровой фазы и фотолитография. Фактически, этот процесс генерирует несколько схем, составленных из пластины, после чего разделены кубиками. Кристалл может быть заключен в корпус и соединительные провода с использованием электрических соединений между выводами корпуса, которые известны как контакты, а также эквивалентные узлы кристалла на ИС.
Маркировка полярности и нумерация контактов
Все интегральные схемы поляризованы, и каждый вывод этой ИС уникален как по функциям, так и по расположению, что означает, что в комплект поставки должен входить некоторый способ связи.В большинстве микросхем используется точка или метка, чтобы указать, какой вывод является основным. Когда вы определите, где находится первичный вывод, номера остальных выводов будут увеличиваться по порядку по мере того, как вы двигаетесь против часовой стрелки в области микросхемы.
Как работает интегральная схема?
Интегральная схема работает аналогично усилителю, таймеру, микропроцессору, генератору, а также памяти компьютера. ИС состоит из кремния и представляет собой небольшую пластину, которая включает в себя тысячи компонентов, таких как резисторы, транзисторы, конденсаторы и т. Д.Это небольшие компоненты, которые могут выполнять различные вычисления для хранения данных с помощью аналоговой или цифровой технологии.
В цифровых интегральных схемахиспользуются логические элементы, которые работают просто с нулями и единицами. Низкий сигнал может быть передан компоненту через цифровую ИС, которая дает нулевое значение, тогда как высокий сигнал генерирует 1 значение. Цифровые интегральные схемы обычно используются в бытовой электронике, сетевом оборудовании и компьютерах.
Различные интегральные схемы, такие как аналоговые и линейные функции с постоянными значениями, что означает, что электронный компонент по линейной ИС может использовать любое значение и выводить другое значение.Таким образом, линейная ИС используется, поскольку значение o / p является линейной функцией входов. Обычно линейные ИС используются в усилителях звука и РЧ.
Как изготавливаются интегральные схемы?
Как построить микросхему памяти или процессора для компьютера? Все начинается с необработанного составного элемента, такого как кремний, который подвергается химической обработке или легированию для его создания и имеет разные электрические свойства.
Обозначение интегральной схемыDoping Semiconductors
Обычно люди думают об оборудовании, которое можно разделить на две аккуратные категории: оборудование, которое позволяет электричеству протекать через него довольно легко (проводники), и другое (изоляторы).Металлы составляют большую часть проводников, а неметаллы, такие как пластмассы, дерево и стекло, являются изоляторами.
На самом деле, эффекты намного сложнее, чем это, особенно когда дело доходит до определения элементов в центре периодической таблицы (в группах 14 и 15), особенно кремния и германия. Обычно изоляторы — это элементы, которые готовы работать как проводники, если мы вводим в них небольшое количество примесей с помощью процедуры, известной как легирование.
Разработка интегральных схемЕсли вы добавите сурьму в кремний, вы дадите ему немного больше электронов, чем обычно требуется для проведения электричества.Кремний, «легированный» таким образом, называется кремнием n-типа. Когда вы добавляете бор вместо сурьмы, вы забираете часть электронов кремния, оставляя после себя «дыры», которые работают как «отрицательные электроны»; затем переносите положительный электрический ток в обратном направлении.
Кремний такого типа называется p-типом. Помещение областей кремния n-типа и p-типа рядом для создания переходов, в которых электроны действуют очень привлекательно, — это способ, которым мы генерируем в электронном виде полупроводниковые устройства, такие как диоды, транзисторы и запоминающие устройства.
Внутри чипового завода
Процесс изготовления интегральной схемы начинается с большого монокристалла кремния, имеющего форму длинной сплошной трубы, которую «нарезают салями» на тонкие диски (размером с компакт-диск), называемые пластинами.
Пластины размечены множеством одинаковых квадратных или прямоугольных областей, каждая из которых будет составлять один кремниевый чип (иногда называемый микрочипом). Затем на каждом кристалле производятся тысячи, миллионы или миллиарды устройств путем легирования разнородных участков поверхности, чтобы превратить их в кремний n-типа или p-типа.
Внутренняя работа микросхемыДопирование осуществляется множеством различных процессов. В одном из них, известном как распыление, ионы легирующего материала стреляют в кремниевую пластину, как пули из пистолета. Еще одна процедура, называемая осаждением из паровой фазы, включает введение легирующего материала в виде газа и его концентрацию таким образом, чтобы атомы примеси образовывали тонкую пленку на поверхности кремниевой пластины. Эпитаксиальный молекулярный пучок — гораздо более точная форма утверждения.
Конечно, построить интегральные схемы, вмещающие сотни, миллионы или миллиарды устройств на кремниевом кристалле размером с ноготь, немного сложнее, чем кажется.Представьте себе хаос, когда пятно грязи могло стать причиной, когда вы работаете в микроскопическом (а иногда даже в наноскопическом) масштабе. Вот почему полупроводники изготавливаются в безупречных лабораторных условиях, называемых чистыми комнатами, где воздух тщательно фильтруется, и сотрудники должны входить и выходить через воздушные шлюзы, выбрасывающие все виды защитной одежды.
Строительство
При изготовлении интегральной схемы используются два этапа: изготовление и упаковка.
Производство
Производство — это не что иное, как процедура изготовления ICS или интегральных схем. Это серия химических, а также фотографических этапов, на которых над полупроводниковым материалом, называемым пластиной, создаются различные схемы. Различные этапы изготовления включают следующее.
Литография
В литографии слой фоторезистентной жидкости наносится на внешнюю сторону пластины / полупроводника. После этого он укрепляется и затвердевает.
Офорт
С помощью этой процедуры можно отсоединить ненужный материал от пластины. После этого модель фоторезиста переносится на пластину.
Депонирование
При осаждении пленки из различных материалов наносятся на пластину, и этот процесс может быть выполнен двумя методами осаждения: химическим паром или физическим паром.
Окисление
В этом методе слои Si на вершине заменяются на Sio2 через кислород, иначе — через молекулы воды.
Распространение
Диффузия может осуществляться в направлении дефектов решетки отжига.
Упаковка
Альтернативное название упаковки — сборка или инкапсуляция.
Это последний этап при производстве микросхем. Вначале упаковка ИС может быть выполнена в плоских керамических упаковках. Таким образом, этот метод в основном использовался в течение нескольких лет после того, как был представлен Dual-in-line package или DIP. Через несколько дней были введены другие методы, такие как Pin Grid Array и Surface mount.AMD и Intel перешли на пакеты наземных Grid-массивов. Процедура упаковки включает в себя некоторые шаги, которые должны сопровождаться некоторыми шагами, подобными приведенным ниже.
- Крепление матрицы
- Склеивание IC
- Флип Чип
- Упаковка для одеяла
- Прикрепление пленки
- Инкапсуляция IC
В основном ICS упакованы в керамическую изоляцию / непрозрачный пластик. В упаковке есть металлические контакты, которые используются для подключения к внешнему миру.
Дизайн микросхемы
Существуют различные логические методы, доступные для конкретной схемы проектирования интегральной схемы. В дизайне ИС есть две категории, которые включают следующие.
- Цифровой дизайн
- Аналоговый дизайн
В методе цифрового проектирования разрабатываются такие запоминающие устройства, как ПЗУ, ОЗУ, ПЛИС, микропроцессоры. Этот тип конструкции обеспечивает точность схем и максимальную их плотность. Полный КПД схемы чрезвычайно высок.
Альтернативно, аналоговая конструкция используется для разработки фильтров, генераторов, операционных усилителей, ФАПЧ (контуров фазовой автоподстройки частоты) и линейных регуляторов. Такая конструкция играет ключевую роль там, где требуется безупречное рассеивание мощности, сопротивление и усиление. Эти схемы конструируются с использованием средств автоматизированного проектирования, поскольку спрос на проектирование тревожно растет, а проектирование необходимо делать очень быстро. В процессе проектирования необходимо выполнить несколько шагов, как показано ниже.
- Отчет об оценке размера и возможностей
- Схема схемы
- Моделирование схемы
- Планировка этажа
- Обзор дизайна
- Дизайн-макет
- Анализ сроков
- Поколение автоматической тестовой модели
- Производственный дизайн
- Подготовка данных маски
- Производство пластин
- Тест штампа
- Упаковка
- Характеристики устройства
- Лист данных поколения
- Последняя продукция
- Анализ надежности
- Анализ отказов
Цифровой дизайн включает ESL Design, в котором пользователь создает в нем спецификации, используя такие языки программирования, как C ++, Matlab, Verilog и т. Д.После этого пользовательские спецификации в рамках проекта ESL изменяются на описание RTL (Register Transfer Level). В дизайне RTL он определяет взаимосвязи между входами и выходами. Окончательный дизайн — это физический дизайн, где окончательный дизайн микросхемы может быть создан с помощью логических вентилей и RTL.
Инструменты моделирования схем в аналоговом дизайне в основном используются для проектирования интегральных схем за счет высокой эффективности, позволяющей выполнять сложные вычисления. Если при проектировании цикла возникают какие-либо ошибки, то используются инструменты моделирования схем, чтобы найти и исправить их до метода изготовления.Некоторые другие факторы, такие как концентрация легирования и температура, можно постоянно контролировать, чтобы решить, готова ли конструкция ИС к сборке.
Типы интегральных схем
Различные типы интегральных схем, включая следующие
Цифровые интегральные схемы
Этот тип ИС имеет два определенных уровня: 1 и 0, что означает, что они работают с двоичной математикой, где 1 означает включение, а 0 означает выключение. Такие микросхемы создаются с особой тщательностью, поскольку они содержат более миллионов триггеров, логических элементов и прочего, все они объединены в одну микросхему.Примеры цифровых ИС включают микроконтроллеры и микропроцессоры.
Типы интегральных схем- Логические ИС
- микросхемы памяти,
- Интерфейсные ИС (переключатели уровня, сериализатор / десериализатор и т. Д.)
- ИС управления питанием
- Программируемые устройства
Аналоговые интегральные схемы
Аналоговые интегральные схемы работают с непрерывными сигналами и способны выполнять такие задачи, как фильтрация, усиление, демодуляция, модуляция и т. Д.Датчики OP-AMP по сути являются аналоговыми ИС.
Смешанный сигнал
Когда цифровые и аналоговые ИС используются на одном кристалле; Результирующая ИС известна как интегральные схемы со смешанными сигналами.
- ИС сбора данных (включая аналого-цифровые преобразователи, цифро-аналоговые преобразователи, цифровые потенциометры)
- ИС синхронизации и синхронизации
Использование интегральных схем
Интегральная схема использует полупроводниковый материал (считывающие чипы) в качестве рабочего стола, и часто для этой задачи выбирается кремний.После этого электрические компоненты, такие как диоды, транзисторы, резисторы и т. Д., Добавляются в этот чип в минимизированном виде. Электрические компоненты соединены вместе таким образом, что они могут выполнять несколько задач и вычислений. Кремний в этой сборке известен как пластина.
Почему интегральные схемы важны?
ИС или интегральная схема включает в себя от тысяч до миллионов электронных компонентов, таких как резисторы, транзисторы и конденсаторы, которые собраны на одной микросхеме.В настоящее время почти в каждом устройстве, таком как сотовые телефоны, телевизоры, компьютеры, цифровые часы, используются интегральные схемы из-за их крошечного размера, а также высокой эффективности и надежности. Итак, без использования микросхем электронные гаджеты станут медленными и громоздкими. Это причина использования интегральных схем в различных приложениях.
Преимущества
К преимуществам интегральных схем можно отнести следующее.
- Малый размер
- Потребляемая мощность меньше
- Надежность
- Стоимость меньше
- Меньший вес
- Замена выполняется очень легко
- Более стабильный
- Повышенная скорость работы и производительность
- Работает при высоких температурах
- Подходит для работы в режиме слабого сигнала
Недостатки
К недостаткам интегральных схем можно отнести следующее.
- Интегральная схема обрабатывает просто ограниченное количество энергии.
- Рассеиваемая мощность ограничена 10 Вт
- В этом случае сборка PNP с высокими характеристиками недостижима.
- Работа под высоким напряжением и снижение шума не просто получить.
- Невозможно достичь низкотемпературного коэффициента
- Индикаторы / катушки не подлежат замене.
- Нежный
Применение интегральных схем
Приложения ИС включают следующие
- Радар
- Наручные часы
- Телевизоры
- Соковыжималки
- ПК
- Видеопроцессоры
- Усилители звука
- Устройства памяти
- Логические устройства
- Радиочастотные кодеры и декодеры
В этой статье мы кратко обсудили обзор интегральной схемы, включая то, что такое интегральная схема, как создаются интегральные схемы и так далее.Два типа методов были использованы для создания интегральных схем с помощью легирующего полупроводника внутри завода по производству микросхем. Мы имели дело с различными типами интегральных схем, такими как цифровые интегральные схемы, аналоговые интегральные схемы и, наконец, смешанные сигналы с примерами. Кроме того, были обсуждены использование интегральных схем и приложения интегральных схем.
Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой концепции или реализации проектов в области электротехники и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, , какова основная функция IC?
Цепь(IC) — Исторический компьютер
Роберт Нойс (слева) и Джек Килби (любезно предоставлено Intel и Texas Instruments
Как и во многих изобретениях, у нескольких людей возникла идея создания интегральной схемы почти на 100%. В то же время. В 1950-х годах многие изобретатели понимают, что, несмотря на то, что транзисторы стали обычным явлением во всем, от радиоприемников до телефонов и компьютеров, и что транзисторы были меньше электронных ламп, для некоторых новейших электронных устройств они были не маленькими. достаточно.Существовал предел того, насколько маленьким можно было сделать каждый транзистор, поскольку после того, как он был сделан, его нужно было подключить к проводам и другой электронике. Транзисторы уже были на пределе, с которым могли справиться устойчивые руки и крошечный пинцет. Итак, ученые хотели создать целую схему — транзисторы, провода и все остальное, что им было нужно — одним ударом. Если бы они могли создать миниатюрную схему всего за один шаг, все части можно было бы сделать намного меньше.
Первым человеком, которому следует приписать концептуализацию интегральной схемы, является британский инженер Джеффри Даммер (см. Фото рядом).Джеффри Уильям Арнольд Даммер (1909–2002) — британский автор и консультант по электронике, который прошел первые курсы обучения работе с радарами и стал пионером в области проектирования надежности в исследовательском центре Telecommunications Research Establishment в Малверне в 1940-х годах. Его работа с коллегами из TRE привела его к убеждению, что можно будет изготавливать несколько схемных элементов на основе такого вещества, как кремний. В 1952 году он представил свою работу на конференции в Вашингтоне, округ Колумбия, на которой он заявил: «С появлением транзисторов и работой над полупроводниками в целом, теперь кажется возможным представить электронное оборудование в виде сплошного блока без соединительных элементов. провода.Блок может состоять из слоев изолирующих, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, причем электронные функции подключаются напрямую, вырезая области различных слоев ». Сейчас это общепринято как первое публичное описание интегральной схемы.
Позже Даммер сказал: «Мне это казалось таким логичным; мы работали над все меньшими и меньшими компонентами, повышая надежность, а также уменьшая размер. Я думал, что единственный способ достичь нашей цели — это сплошной блок.Затем вы избавляетесь от всех проблем с контактами и получаете небольшую схему с высокой надежностью. И поэтому я продолжил. Я потряс индустрию до мозга костей. Я пытался заставить их осознать, насколько важным будет его изобретение для будущего микроэлектроники и национальной экономики ».
В сентябре 1957 года Даммер представил модель, чтобы проиллюстрировать возможности твердотельных схем — триггер в виде твердого блока из полупроводникового материала, легированного соответствующим образом и имеющего форму, позволяющую сформировать четыре транзистора.Четыре резистора были представлены кремниевыми мостами, а другие резисторы и конденсаторы были нанесены в виде пленки непосредственно на кремниевый блок с промежуточными изолирующими пленками. Однако идеи Даммера
так и остались нереализованными и относительно неизвестными, поскольку британские военные не осознавали каких-либо эксплуатационных требований к ИС, а британские компании не желали вкладывать свои собственные деньги. Позже Даммер сказал: «В одной из своих книг я объяснил это усталостью от войны, но, возможно, это отговорка.Очевидный факт в том, что никто не пойдет на риск. Министерство не размещало контракт, потому что у них не было заявки. Люди, работающие с приложениями, не сказали бы, что мы этого хотим, потому что у них не было опыта работы с этим. Это была ситуация с курицей и яйцом. Американцы пошли на финансовые азартные игры, тогда как у нас это происходило очень медленно ».
И американцы снова пошли быстрее и пошли на финансовые игры.
Однажды в конце июля 1958 года инженер Джек Килби (см. Биографию Джека Килби) сидел один в небольшой, но инновационной компании в Далласе, штат Техас — Texas Instruments .В 1954 году компания участвовала в производстве первого карманного транзисторного радиоприемника, который имел огромный успех. Руководство Texas Instruments считало, что возможности электронных схем почти безграничны. В мае 1954 года инженеры компании усовершенствовали процесс изготовления транзисторов из кремния — усовершенствование, которое сделало их гораздо менее склонными к отказу при нагревании. В своих исследованиях они обнаружили, что некоторые электрические компоненты могут быть построены из кремния, хотя в то время их интересовали только транзисторы.
Килби был принят на работу всего месяцем ранее, поэтому он не мог брать отпуск, когда это делали практически все остальные. Залы были пустынны, и у него было много времени подумать. Как он вспоминал позже: «Как новый сотрудник, у меня не было времени на отпуск, и я остался один, чтобы обдумать результаты эксперимента с усилителем IF . Анализ затрат дал мне первое представление о структуре затрат на производство полупроводников. » Ему внезапно пришло в голову, что все части схемы, а не только транзистор, могут быть сделаны из кремния.В то время никто не делал конденсаторы или резисторы из полупроводников. Если бы это было возможно, то всю схему можно было бы построить из монокристалла, что сделало бы ее меньше и намного проще в производстве. Решение этой проблемы, предложенное Килби, получило название монолитной идеи . Он перечислил все электрические компоненты, которые можно построить из кремния: транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы.
Как отреагировали его коллеги? Килби вспомнил: Было несколько возражений.Большинство людей думали, что вы никогда не сможете производить их в большом количестве. В то время менее 10 процентов транзисторов в конце линии, вероятно, были исправны. Мысль о том, что вы поместите несколько на чип, казалась безумием. Он понимал, что если бы он мог устранить провода между частями, он мог бы втиснуть больше частей в меньшее пространство, тем самым решив проблему изготовления сложных транзисторных схем.Когда он представил эту потрясающую идею своему боссу, она ему понравилась, и он посоветовал ему приступить к работе. К 12 сентября Килби построил рабочую модель (см. Фото внизу), а 6 февраля компания Texas Instruments подала патент. Их первая Solid Circuit размером с кончик карандаша (размером 11 на 1,5 миллиметра) была впервые продемонстрирована в марте 1960 года.
Оригинальная интегральная схема Джека Килби
Но в Калифорнии у другого человека были похожие идеи.В январе 1959 года Роберт Нойс (см. Его биографию) работал в небольшой начинающей компании — Fairchild Semiconductor , которую он и 7 его коллег основали в 1957 году, оставив Shockley Semiconductor . Он также понял, что вся схема может быть сделана на одном кристалле. В то время как Килби продумывал детали изготовления отдельных компонентов, Нойс придумал гораздо лучший способ соединения частей. Той весной Fairchild начал разработку того, что они назвали «унитарными схемами», и они также подали заявку на патент на эту идею.Зная, что TI уже подала патент на нечто подобное, Fairchild написал очень подробную заявку, надеясь, что она не посягает на аналогичное устройство TI.
Все эти детали окупились. 25 апреля 1961 года патентное бюро предоставило первый патент на интегральную схему Роберту Нойсу (см. Патент США № 2981877 Нойса), в то время как заявка Килби, поданная на 5 месяцев в год раньше, чем заявка Нойса, все еще находилась на рассмотрении, и патент был предоставлен. еще в июне 1964 г. (см. U.S. патент 3138743 патент Килби). Сегодня признается, что оба человека независимо друг от друга придумали эту идею, но настоящее признание пришло слишком поздно, в 2000 году, когда только Килби стал лауреатом Нобелевской премии за изобретение интегральной схемы, а Нойс умер в 1990 году и не стал. удостоиться этой престижной награды.
Компании Fairchild Electronics и Texas Instruments вступили в судебную тяжбу, которая не была урегулирована до 1966 года, когда производство микросхем интегральных схем превратилось в многомиллиардную отрасль.Летом 1966 года руководители двух компаний заключили соглашение о долевом владении путем предоставления друг другу лицензий на производство. Любая другая компания, которая хотела производить интегральные схемы, должна была платить и Texas Instruments, и Fairchild. Что касается Килби, научное сообщество неофициально согласилось с тем, что и он, и Нойс изобрели чип и что они оба заслуживают похвалы.
Kilby and Texas Instruments совершили большой прорыв. Но хотя ВВС США проявили некоторый интерес к интегральной схеме TI, промышленность отреагировала скептически.Действительно, IC и ее относительные достоинства «обеспечили большую часть развлечений на крупных технических совещаниях в течение следующих нескольких лет», как позже писал Килби.
Поскольку TI и Fairchild были соавторами ИС, можно было ожидать, что они выпустят первые коммерческие устройства, и на самом деле это было так. В марте 1960 года компания Texas Instruments объявила о выпуске самой ранней линейки интегральных логических схем. Торговая марка TI для этой линейки — Solid Circuits . В этом семействе, называемом серией 51, использовалась модифицированная схема DCTL, а SN510 и SN514 были первыми интегральными схемами на орбите Земли на борту спутника IMP, запущенного США 27 ноября 1963 года (см. Фото рядом).О прототипах микросхем Fairchild было объявлено в ноябре 1960 года, и компания представила свою первую коммерческую интегральную схему, такое же устройство, как у Даммера десять лет назад, триггер (основной элемент памяти в компьютерной логике), на отраслевом съезде в Нью-Йорке. в марте 1961 года.
Вскоре к разработке ИС приступили другие фирмы, например Motorola и Signetics, которые объявили о своих первых микросхемах в 1962 году.
Интегральная схема впервые завоевала место на военном рынке благодаря таким программам, как первый компьютер, использующий кремниевые микросхемы. для ВВС в 1961 году и Minuteman Missile в 1962 году.Признавая необходимость «демонстрационного продукта» для ускорения широкого использования ИС, Патрик Хаггерти, бывший председатель TI, призвал Килби разработать калькулятор, такой же мощный, как и большие электромеханические настольные модели того времени, но достаточно маленький, чтобы поместиться в него. в кармане пальто. В 1965 году Килби был назначен руководителем группы по разработке первого в мире карманного калькулятора, который стал возможным благодаря микрочипу. Через год Килби и его коллеги Мерриман и Ван Тассель получили рабочий прототип, а через год они подали заявку на патент.Получившийся в результате первый в мире портативный электронный калькулятор (см. Нижнюю фотографию), соавтором которого является Килби, успешно ввел в производство интегральную схему в 1967 году. Так называемый Pocketronic , выпущенный 14 апреля 1971 года, был выпущен на рынок. немногим более 1 кг, стоил 150 долларов и мог выполнять только четыре основные арифметические функции. Отображение вывода оставалось проблемой. Технология светодиодов LED (светоизлучающих диодов), которая стала стандартом для отображения на калькуляторах, еще не была достаточно развитой для использования.Поэтому Килби изобрел новый термопринтер с маломощной печатающей головкой, которая прижимала считывающее устройство бумаги к нагретой цифре.
Первый электронный портативный калькулятор, изобретенный в Texas Instruments в 1967 году
Джеком Килби, Джерри Мерриманом и Джеймсом Ван Тасселом (любезно предоставлено Texas Instruments)
Определение интегральной схемы
Что такое интегральная микросхема?
Карта с интегральной схемой или чип-карта — это платежная карта, которая использует встроенный микрочип для хранения данных в дополнение (или вместо) к традиционной магнитной полосе.Карты на интегральных схемах изготавливаются из пластика или аналогичного материала и чаще всего связаны с определенными кредитными картами, известными как EMV или кредитные и дебетовые карты с чипом и пин-кодом.
Ключевые выводы
- Карты с интегральной схемой содержат микрочип, в котором хранится информация о держателе карты, наиболее распространенной из которых являются кредитные или дебетовые карты EMV или чип-энд-пин.
- Карты с интегральной схемой в основном используются в кредитных и дебетовых картах, но часто используются и в других условиях, например, в удостоверениях личности сотрудников.
- Эти карты являются средством защиты от кражи личных данных, поскольку они позволяют избежать использования магнитной полосы карты, что упрощает сбор данных для похитителей личных данных.
Общие сведения об интегральной микросхемной карте
Карты на интегральных схемах позволяют хранить информацию на самой карте. Информация о потребителе доступна, когда платежная карта используется в картридере. В сочетании с другими мерами безопасности, такими как PIN-код или пароль, чип позволяет безопасно передавать личную и финансовую информацию.
EMVCo управляет технологическими стандартами платежных карт на интегральных схемах. Эти типы карт также известны как «смарт-карты» из-за их интегральной микросхемы. Хотя первоначально они использовались в Европе и Азии, их использование распространилось на Соединенные Штаты. EMV стал стандартом в технологии безопасности платежных карт и был внедрен финансовыми учреждениями, такими как банки и провайдеры кредитных карт.
Хотя карты на интегральных схемах часто ассоциируются с кредитными и дебетовыми картами, они также используются во множестве других настроек.Например, сотрудникам может быть назначена идентификационная карта, которую они должны сканировать, чтобы попасть в безопасное здание.
Как интегральные микросхемы используются для борьбы с кражей личных данных
Карты с магнитной полосой часто дублируются, что позволяет похитителям личных данных создавать копии исходной карты, а также продавать информацию об учетной записи, к которой они получили незаконный доступ. Использование встроенного чипа в платежной карте может уменьшить такое мошенничество, поскольку делает скиминг менее эффективным средством доступа к информации учетной записи.
Операции с картой на интегральной схеме требуют, чтобы микросхема была вставлена в считыватель микросхем, если таковой имеется, что делает магнитную полосу резервной функцией, которую можно использовать только тогда, когда считыватель микросхем недоступен. Поскольку мошенники не могут получить доступ к информации, защищенной картами на интегральных схемах так же легко, как магнитная полоса, они не могут аутентифицировать свои незаконные транзакции. Многие карты с интегральной схемой также имеют бесконтактный способ оплаты, при котором чип можно считывать с небольшого расстояния, что позволяет избежать использования магнитной полосы.
В результате применения этой технологии защиты от краж карты с интегральной схемой все шире используются в розничных точках, так как появляется все больше считывателей микросхем для обеспечения этой формы безопасности платежей. Карты обычно включают магнитную полосу, чтобы можно было совершать транзакции, если считыватель чипов недоступен в магазине розничного продавца.
О картах IC | Глобальный веб-сайт JCB
Карта со встроенной ИС (интегральной схемой) называется картой ИС.Карты
IC не только более безопасны, но и обладают большей функциональностью.
При обновлении вашей карты JCB мы будем постепенно выпускать карты IC.
*
В зависимости от типа вашей карты период времени, в течение которого вы получите карту IC, может варьироваться.
Разница между картами IC
и обычными кредитными картами
Метод, который IC-карта использует для хранения информации, полностью отличается от традиционных кредитных карт.Традиционные кредитные карты используют магнитную ленту для хранения информации, но IC-карта использует мощный встроенный IC-чип большой емкости для хранения большого количества информации непосредственно на карте. Кроме того, микросхема IC может выполнять математические вычисления, позволяя самой карте выполнять множество вычислений, как это может делать компьютер. Кроме того, карты, содержащие микросхему, трудно подделать и расшифровать, что делает их гораздо более безопасным выбором.
ПИН-код:
, необходимый для использования карты IC
Знаете ли вы о
PIN-кодах?
ПИН-код
необходим для использования
карты IC.
В любом торговом центре JCB, у которого есть терминал, совместимый с IC-картами, вам больше не нужно подписывать что-либо, как вы это делали с традиционными кредитными картами. Вместо этого теперь все, что вам нужно, это ввести свой секретный ПИН-код, чтобы подтвердить свою личность. Это делает покупки с помощью кредитной карты намного безопаснее и проще.
*
*
Чтобы изменить / просмотреть свой PIN-код, отнесите свою карту JCB к эмитенту карты JCB.
*
В магазинах JCB, у которых нет терминала, совместимого с IC-картами, вас попросят поставить подпись, как если бы у вас была традиционная карта без IC. Вас также могут попросить поставить подпись даже в магазинах JCB с терминалом, совместимым с IC-картами.
Использование вашей карты IC
Показывает вашу карту IC
Вставьте карту в пин-панель, введите сумму продажи и проданный товар (-ы) (обработка продаж в розничной точке-партнере)
Проверьте отображаемую сумму и введите свой PIN-код
На этом процесс обработки карты завершается
КартыIC обеспечивают
различные услуги
Благодаря вычислительным возможностям и запоминающим возможностям карт IC, множество функций может быть обеспечено только самой картой.В дополнение к стандартным кредитным и обналичивающим услугам, IC-карты могут использоваться для ETC, точечных услуг, электронных пассажирских билетов, электронных денег и многих других услуг. Также возможна интеграция с Интернетом, цифровым вещанием BS / CS, мобильными телефонами, мобильными терминалами и другими интерфейсами.
Мы в JCB планируем использовать знания, полученные за годы работы с IC-картами, и предоставить нашим клиентам разнообразные услуги, которые они хотят, в дополнение к основным кредитным услугам.
Что такое упаковка IC? | Разбивка упаковочного материала IC
Перейти к: Что такое упаковка IC? | Что такое пакет IC | Что такое упаковка IC | Типы пакетов IC | Рекомендации по проектированию ИС | Какой тип корпуса IC является наиболее распространенным | Альтернативные материалы корпуса ИС и методы сборки | Что такое материал для прикрепления штампа? | Типы сборок с проволочным соединением | Инкапсулянты | Понимание упаковки ИС | Упаковка ИС от Millennium Circuits
Для того, чтобы полупроводник работал надежно в течение многих лет использования, очень важно, чтобы каждый чип оставался защищенным от элементов и возможных нагрузок.Это подводит нас к двум вопросам: что такое корпус интегральной схемы (ИС) и почему он важен для ваших электронных приложений? Если вы работаете в электронной промышленности и не знаете, как упаковочный материал для ИС может работать на вас, вот базовая разбивка идеи, лежащей в основе упаковки ИС.
Что такое пакет в IC?
УпаковкаIC относится к материалу, который содержит полупроводниковый прибор. Пакет представляет собой корпус, который окружает материал схемы, чтобы защитить его от коррозии или физического повреждения и позволить установить электрические контакты, соединяющие его с печатной платой (PCB).Существует много различных типов интегральных схем, и поэтому необходимо учитывать разные типы конструкций систем упаковки ИС, поскольку разные типы схемных конструкций будут иметь разные потребности, когда дело доходит до их внешней оболочки.
Что такое упаковка IC?
УпаковкаIC — последний этап в производстве полупроводниковых приборов. На этом этапе полупроводниковый блок покрывается корпусом, который защищает ИС от потенциально повреждающих внешних элементов и коррозионного воздействия старения.По сути, корпус представляет собой кожух, предназначенный для защиты блока, а также для обеспечения электрических контактов, передающих сигналы на печатную плату электронного устройства.
Технология упаковки ИСразвивалась с 1970-х годов, когда корпуса с шариковой решеткой (BGA) впервые стали использоваться производителями упаковки для электроники. На заре 21-го века новые возможности в технологии корпусов затмили корпуса с матричными матрицами штырей, а именно пластиковый четырехугольный плоский корпус и тонкий корпус с малыми габаритами.По мере продвижения нулевых производители, такие как Intel, открыли эру массивов наземных сетей.
Между тем, на смену BGA пришли массивы с шаровидной решеткой (FCBGA), которые вмещают большее количество выводов, чем корпуса других типов. FCBGA содержит входные и выходные сигналы по всей матрице, а не только по краям.
Типы корпусов ИС
Существуют различные способы классификации конструкций корпусов ИС на основе их формования. Таким образом, существует два типа корпусов ИС: тип с выводной рамкой и тип подложки.
Как называются пакеты IC?
Помимо базового структурного определения пакета ИС, другие категории различают вторичные типы межсоединений. Дополнительную информацию о различных категориях пакетов IC можно найти ниже:
- Массив штифтов: Предназначены для установки розеток.
- Корпуса с выводной рамой и двухрядные: Эти пакеты предназначены для сборок, в которых штифты проходят через отверстия.
- Пакет масштабирования микросхемы: Пакет масштабирования микросхемы представляет собой однокристальный корпус, предназначенный для прямого монтажа на поверхность, с площадью меньше 1.В 2 раза больше площади штампа.
- Плоская четырехъядерная упаковка: Бессвинцовая упаковка с выводной рамкой.
- Quad flat no-lead: Крошечный корпус размером с микросхему, используемый для поверхностного монтажа.
- Мультичиповый корпус: Мультичиповые корпуса или мультичиповые модули, объединяют несколько ИС, дискретные компоненты и полупроводниковые кристаллы на подложке, благодаря чему мультичиповый корпус напоминает большую ИС.
- Пакет массивов областей: Эти пакеты обеспечивают максимальную производительность, сохраняя при этом пространство, позволяя использовать любую часть площади поверхности микросхемы для соединения.
Важно отметить, что многие компании используют пакеты массивов областей. Самым ярким примером в этом отношении является пакет BGA, который поставляется в различных форматах, включая крошечные пакеты масштабирования микросхемы — иногда называемые пакетами QFN — и более крупные пакеты. Конструкция BGA включает в себя органическую подложку, и ее лучшее применение — в многокристальных структурах. Модули и пакеты с несколькими микросхемами являются ведущей альтернативой решениям, использующим формат «система на кристалле». Другие варианты включают двухступенчатые и двухступенчатые соединительные пакеты.
Кроме того, в отрасли прижилась категория сборки микросхем полупроводниковых пластин, известная как упаковка на уровне полупроводниковых пластин (WLP). В корпусах уровня пластины конструкция происходит на лицевой стороне пластины, создавая корпус размером с флип-чип. Другой пакет на уровне пластины — это упаковка на уровне пластины с разветвлением (FOWLP), которая является более продвинутой версией традиционных решений WLP. В отличие от WLP, где пластина нарезается кубиками после прикрепления внешних слоев упаковки, сначала происходит нарезка пластины FOWLP.
Рекомендации по проектированию ИС
Выбор правильного пакета ИС для ваших приложений начинается с знания технической информации о широком спектре конструктивных соображений, которые необходимо учитывать при производстве корпусов ИС. Например, вам нужно знать, какие материалы и подложки подходят для вашего корпуса IC. Также важно знать разницу между жесткой и ленточной подложками для упаковки. Многие компании также рассматривают возможность использования ламината в качестве альтернативы выводным каркасам и выбирают подложки, которые хорошо сочетаются с металлическими проводниками.
Узнайте больше о некоторых важных аспектах дизайна ниже.
Состав материала
Характеристики корпуса ИС во многом зависят от его химического, электрического и материального состава. Несмотря на свои функциональные различия, корпуса с выводной рамой и ламинат в значительной степени зависят от состава материала. В корпусах со свинцовой рамой, преобладающем формате, используется отделка серебряной или золотой проволокой, прикрепляемая методом точечного покрытия. Это делает процесс более простым и доступным.
В керамических корпусах широко используется сплав 42, поскольку он работает с основным материалом. В пластиковых корпусах предпочтительнее использовать медную свинцовую рамку, поскольку она защищает паяное соединение и обеспечивает проводимость. Из-за политики, действующей на определенных территориях, материал также является одним из критических факторов при изготовлении пластиковых корпусов для поверхностного монтажа.
Из-за пересмотра европейских стандартов, свинцовая отделка стала предметом пристального внимания при сборке упаковки следующего уровня.Цель состояла в том, чтобы найти жизнеспособную замену оловянно-свинцовым припоям, которые легко наносятся и уже давно используются во всей отрасли. Однако производителям еще предстоит объединиться вокруг единого решения, отчасти из-за широко распространенной конкуренции среди поставщиков. Проблема свинца вряд ли разрешится сама собой в ближайшее время.
Альтернатива свинцовым рамкам
Начиная с конца 1970-х годов, ламинаты появились в качестве альтернативы выводным рамкам в сборках «микросхема-плата».Сегодня ламинаты широко распространены в индустрии решений для корпусов ИС из-за их относительной рентабельности по сравнению с керамическими подложками. Самые популярные ламинаты — это органические высокотемпературные типы, которые обладают превосходными электрическими характеристиками, а также более доступны по цене.
Применимые подложки
На фоне роста популярности полупроводниковых корпусов также возрос спрос на подходящие подложки и переходники.Подложка — это часть корпуса ИС, которая придает плате механическую прочность и позволяет подключаться к внешним устройствам. Interposer обеспечивает соединительную маршрутизацию в пакете. В некоторых случаях слова «подложка» и «вставка» взаимозаменяемы.
Различия между жесткой и ленточной подложками корпуса
Подложки для упаковки бывают жесткими и ленточными. Жесткие подложки имеют твердую форму и имеют определенную форму, в то время как ленты-подложки тонкие и гибкие.На заре производства ИС подложки состояли из керамического материала. Сегодня большинство субстратов изготовлено из органических материалов.
Если подложка состоит из нескольких тонких слоев, уложенных друг на друга, образуя жесткую подложку, она называется ламинатной подложкой. Двумя наиболее распространенными слоистыми подложками в производстве ИС являются FR4 и бисмалеимид-триазин (BT). Первый состоит из эпоксидной смолы, а второй — из высококачественного полимерного материала.
Отчасти благодаря своим изоляционным качествам и низкой диэлектрической проницаемости, смола BT стала одним из предпочтительных ламинатных материалов в производстве ИС.На BGA чаще всего используется BT. BT также стала предпочтительной смолой для ламината корпусов чипов (CSP). Между тем, конкуренты по всему миру производят новые эпоксидные смолы и их альтернативы, что угрожает лишить BT возможности потратить свои деньги, возможно, снизив цены в целом, поскольку рынок станет более конкурентоспособным в ближайшие годы.
В качестве альтернативы жестким основам, ленточные основы в основном изготавливаются из полиимида и других термостойких и прочных материалов.Преимущество ленточных носителей заключается в их способности одновременно перемещать и переносить цепи, что делает ленточные носители предпочтительным выбором в дисковых накопителях и других устройствах, несущих цепи при быстром и постоянном движении. Другим основным преимуществом ленточных подложек является их небольшой вес, что означает, что они не добавляют даже малейшей тяжести наносимой поверхности.
Подложки для металлических проводников
ПакетыIC также должны иметь металлические проводники, которые могут направлять сигналы к различным соединительным элементам.Поэтому важно, чтобы субстраты способствовали облегчению этого процесса. Подложки направляют входные и выходные сигналы микросхемы к другим функциям системы в корпусах. Размещение фольги, обычно меди, которая приклеивается к ламинату в подложке, обеспечивает металлическую проводимость. Иммерсионные слои золота и никеля часто наносятся на медь в качестве отделки, чтобы предотвратить взаимную диффузию и окисление.
Какой тип корпуса IC является наиболее распространенным?
Выводные рамки являются наиболее распространенными корпусами ИС.Вы могли бы использовать эти пакеты для соединенных между собой кристаллов с серебряной или позолоченной отделкой. Для пластиковых корпусов для поверхностного монтажа производители часто используют медные материалы для выводных рамок. Медь обладает высокой проводимостью и очень податлива, поэтому может быть полезна для этой цели.
Альтернативные материалы корпуса ИС и методы сборки
Многие производители пытаются отойти от реальных корпусов ИС с выводными рамками и свинцовой отделкой, но они так часто используются так долго, что для некоторых переход является трудным.Наиболее распространены следующие пакеты:
- Двухрядные корпуса: Двухрядные корпуса состоят из двух рядов электрических контактов, расположенных вдоль горизонтальных краев прямоугольной ИС. Двухрядный корпус устанавливается на печатную плату либо через сквозное отверстие, либо через гнездо.
- Малые габаритные корпуса: Тонкие малые габаритные корпуса (TSOP) — это компонент ИС, который имеет прямоугольную форму с маленькими штырями по горизонтальным краям. TSOP распространены на ИС, которые питают ОЗУ и флэш-память.
- Четыре плоских корпуса: Четыре плоских корпуса (QFP) — это плоский квадратный компонент ИС с выводами вдоль каждого из четырех краев. Модули QFP не могут быть смонтированы в сквозное отверстие, и сокеты редко доступны для корпусов этого типа. QFP могут иметь от 32 или до 304 контактов, в зависимости от диапазона шага. Варианты QFP включают низкопрофильные и тонкие. Японские производители электроники впервые использовали QFP в 1970-х годах, хотя такой тип корпуса не получил распространения в Северной Америке и Европе до начала 90-х годов.
- Шаровидные решетки: BGA — это корпус для поверхностного монтажа с чипом, обычно встречающийся в компьютерном оборудовании. В отличие от других корпусов микросхем, где можно подключать только периметр, вся нижняя поверхность может быть установлена на BGA. Благодаря более коротким шариковым соединениям BGA обеспечивают одни из самых высоких скоростей среди всех корпусов IC. BGA распространены на картах RAM и USB-картах, в том числе на картах RAM и динамиках. Процесс пайки BGA требует точности.
Для корпусов подложек, таких как корпуса на керамической основе, потребуется сплав, который по коэффициенту теплового расширения (КТР) аналогичен керамическому, например Iconel или Alloy 42.В процессе прикрепления матрицы мы прикрепляем матрицу к подложке с помощью специальных материалов для крепления матрицы, которые мы можем использовать при сборке лицевой стороной вверх. Очень важно избегать зазоров в прикрепляемом материале, так как это может привести к появлению горячих точек. Хороший материал для крепления кристаллов электрически и теплопроводен, что делает его идеальным для корпусов подложек.
Вместо этого вы можете использовать ламинат, если вам нужна более высокая производительность или вы имеете дело с большим количеством операций ввода-вывода. Пакеты из ламината являются отличной недорогой альтернативой керамическим подложкам, а также имеют более низкую диэлектрическую проницаемость.
Что такое материал крепления штампа?
Пакет IC выполняет две основные функции. Во-первых, защитить матрицу от повреждений, которые могут вызвать внешние факторы. Второй — перераспределить вход и выход до управляемой мелкой высоты тона. Кроме того, в пакете предусмотрена стандартизированная структура, которая направляет тепловой путь должным образом в сторону от уложенного друг на друга кристалла. В целом конструкция лучше подходит для электрических испытаний и более устойчива к ошибкам.
Материалы для крепления штампа представляют собой жидкие или пленочные материалы, разработанные производителями для предотвращения выделения газа, которое может ухудшить качество соединения проводов.Эти материалы также служат буфером напряжений, поэтому матрица не ломается, если КТР не полностью совпадает с подложкой.
Существуют различные методы нанесения материалов для крепления штампа, некоторые из которых более сложные, чем другие. В большинстве случаев насадка для штамповки применяется к сборкам, где проволочное соединение находится на лицевой стороне поверхности. Во всех случаях материалы для прикрепления матриц являются теплопроводными. На некоторых сборках приставка штампа также обеспечивает электропроводность.Чтобы пятна не становились слишком горячими вместе с матрицей, производители обычно стараются предотвратить образование пустот в материале. Материалы для крепления штампов, как жидкие, так и пленочные, препятствуют выделению газов и защищают штампы от повреждений.
Типы узлов проволочного зажима
Сборки проволочных скрепленийбывают трех форматов:
- Термокомпрессионное соединение
- Термозвуковое соединение шариков
- Ультразвуковая клиновая фиксация при комнатной температуре
Выбранный вами тип узла для соединения проводов будет иметь разные возможности сборки.Для соединения проводов обычно используется золотая проволока, хотя вместо нее можно использовать медную проволоку, если у вас среда сборки, богатая азотом. Соединение с помощью алюминиевой проволоки может быть экономичной альтернативой.
Ультразвуковое соединение начинается с подачи проволоки через отверстие в поверхности узла компонента. Процесс включает соединение матрицы и подложки.
Термозвуковое соединение — это процесс, используемый для подключения кремниевых микросхем к компьютерам. В процессе собираются компоненты центральных процессоров, которые объединяют схемы персональных компьютеров и ноутбуков.
Термозвуковые связи состоят из тепловой, механической и ультразвуковой энергии. Машины, которые проводят этот процесс, содержат преобразователи, которые преобразуют электрическую энергию в пьезоэлектричество.
Термокомпрессионное соединение — это метод соединения двух металлов за счет сочетания силы и тепла. Этот метод также называют склеиванием пластин, диффузионной сваркой, сваркой в твердом состоянии и соединением под давлением. Термокомпрессионное соединение защищает электрические конструкции и комплекты устройств перед поверхностным монтажом.Метод включает диффузию поверхности и границы зерен.
Герметики
Герметизирующие материалы являются последним элементом корпуса ИС и служат для защиты проводника и проводов от внешних и физических повреждений. Они могут быть изготовлены из эпоксидной смолы или смесей эпоксидных смол, силикона, полиимида, вулканизируемых либо на основе растворителя, либо при комнатной температуре. Остальные компоненты, которые вы выберете, будут зависеть от конкретных потребностей ваших интегральных схем и ваших приложений.
Печатные платы могут быть уязвимы для электростатической пыли в промышленных и автомобильных средах.Чтобы защитить механические свойства печатных плат, производители теперь используют герметизирующие смолы.
В качестве защитного барьера заливочные материалы и герметики очень эффективны для предотвращения повреждения механизмов печатных плат пылью и другими атмосферными элементами. При наличии достаточного количества смол герметики могут защитить печатные платы от воздействия вибрации, ударов и внешних элементов. Чтобы приложение работало эффективно, смолы должны быть протестированы на их пригодность в различных потенциальных рабочих средах.Функциональность единиц в этих настройках также должна быть оценена.
В качестве альтернативы смолам для заливки и герметизации некоторые производители используют конформные покрытия, которые облегают форму каждой платы и обеспечивают прочность и долговечность, не влияя на вес или размеры печатной платы. Покрытия обычно проходят испытания в нормальных атмосферных условиях. В каждом тесте оценивается влияние данного покрытия на электрические и механические характеристики исследуемой печатной платы.
Герметизирующие материалы бывают трех основных разновидностей.Первичный материал — эпоксидная смола, чистая или смешанная. Эпоксидные смолы состоят из органических смол и, как правило, доступны по цене, поэтому они популярны среди производителей. Еще одним широко распространенным материалом, используемым в герметизирующих микросхемах IC, является силикон, который не имеет углеродной основы и, следовательно, не является органической смолой. Силиконовые смолы обычно основаны на растворителях. С другой стороны, некоторые смолы вулканизуются при комнатной температуре, и контакт с влагой может их отвердить. Силиконы популярны благодаря своей гибкости как в горячих, так и в холодных условиях.
Смолы для заливки и инкапсуляции, как и конформные покрытия, бывают разных составов. Каждый состав сбалансирован для определенного диапазона атмосферных условий. Путем тестирования производители могут определить, какие составы лучше всего подходят для конкретных условий. В нормальных условиях большинство типов смол и покрытий обеспечивают достаточную защиту печатной платы. В более суровых условиях на доску обычно требуется покрытие из специального материала, например акрила. Если печатная плата предназначена для использования в условиях погружения, покрытия повышенной прочности являются одними из наиболее подходящих вариантов.
Смолыиз силикона обеспечивают оптимальную работу печатных плат в различных средах. Для конструкций печатных плат силикон обычно предпочтительнее полиуретана или эпоксидной смолы. Между этими двумя, полиуретан является более надежным материалом в различных условиях. Полиуретановые смолы могут быть эффективны в морских условиях в качестве защиты при погружении в соленую воду.
Понимание упаковки ИС
Чтобы оставаться на вершине рынка, очень важно быть в курсе тенденций в области упаковки ИС.Таким образом, вы можете оставаться конкурентоспособными и делать правильные инвестиции на рынке упаковочных материалов для интегральных схем. Различные сегменты рынка влияют на цену, популярность и доступность упаковочных материалов. Кроме того, тенденции в региональном масштабе могут повлиять на рост или уменьшение использования упаковочных материалов в определенных уголках мира.
Для получения новостей, статистики и информации о тенденциях на рынке интегральных схем заинтересованные стороны должны прочитать отчет о рынке полупроводников и упаковочных материалов для интегральных схем, в котором данные разбиты по категориям и приложениям, и все это в рамках индустрии интегральных схем.Отраслевые эксперты используют управление проектными данными для сбора и анализа информации о дизайнерских решениях, каждый из которых представляет свое понимание как производителей, поставщиков и розничных продавцов и дает полную картину по всей сетке создания стоимости.
В любой момент времени внезапные, неожиданные события могут повлиять на рынок, включая стихийные бедствия, изменение климата, политические потрясения, революционные технологии и культурные сдвиги. Как заинтересованная сторона на фронте ИС, для того, чтобы оставаться лидером в области упаковки ИС, вы должны распознавать тенденции, касающиеся производства, поставок, экспорта, импорта, ценообразования, анализа целостности и общих темпов роста упаковочных материалов, и регулярно их изучать, чтобы вы могли планировать составьте соответствующий бюджет и защитите свой доход.
Упаковка ИС от Millennium Circuits
Как видите, в корпусе ИС для электронных систем есть много элементов, и, как игроку в электронной промышленности, важно понимать их и быть в курсе новых разработок в области усовершенствованных корпусов, особенно в отношении того, как они влияют на ваши компоненты с точки зрения производительности. требования. Некоторые аспекты упаковки ИС, вероятно, останутся относительно стабильными в ближайшие годы, в то время как другие могут значительно измениться, и вы захотите оставаться впереди всех.Зная, где могут произойти изменения, вы сможете лучше на них отреагировать.
Если у вас есть какие-либо вопросы о различных типах корпусов ИС или о чем-либо, связанном со схемами или печатными платами, свяжитесь со специалистами Millennium Circuits прямо сейчас. Мы очень гордимся тем, что помогаем нашим клиентам получить полное представление об электронике, с которой мы работаем. Мы рады предоставить вам необходимую информацию о конструкции и проверке, чтобы вы могли принять оптимальные решения в отношении электронных компонентов для своего бизнеса.
Наличие и ориентация микросхем IC, установленных в гнездах
Лазерный измерительный датчик LM надежно контролирует несколько состояний с помощью одного компактного устройства
Микросхемыинтегральной схемы (ИС) должны быть полностью размещены в гнездах лицевой стороной вверх для представления на испытательной станции.Из-за небольшого размера мишеней требуется точное решение для измерения, чтобы гарантировать, что каждый чип присутствует и правильно ориентирован в каждом гнезде. Лазерный измерительный датчик LM компании Banner Engineering решает эту сложную задачу.
В производстве полупроводников микросхемы интегральных схем тестируются по очереди на функциональность и производительность. Микросхемы IC помещаются в гнездо и затем доставляются на испытательную станцию. И, чтобы правильно завершить процесс тестирования, чипы должны быть полностью вставлены и вставлены в гнезда лицевой стороной вверх.
В этом приложении есть несколько распространенных режимов отказа: ни одной микросхемы в гнезде, одна микросхема наклонена в гнезде (создавая небольшую разницу в высоте), две микросхемы уложены в одну секцию, а микросхема перевернута в гнезде. Для выявления этих отказов часто требуется несколько датчиков. Однако на испытательных станциях нет места для больших систем технического зрения или большого количества датчиков. Кроме того, скопления стружки перемещаются быстро, что может быть сложно отследить многим датчикам. Для обеспечения оптимальной производительности машины необходимо решение для быстрого измерения.
Лазерный датчик расстояния LMBanner надежно контролирует несколько условий с помощью одного компактного устройства и может проверять как наличие, так и ориентацию чипа. Кроме того, с частотой дискретизации 4 кГц (0,25 мс) LM может надежно решить эту высокоскоростную задачу с быстро движущимися целями.
Ваши преимущества
- Снижение затрат на датчик и техническое обслуживание за счет представленного разнообразия
- Более высокая точность при проверке микросхем благодаря разрешающей способности 0.004 мм и линейность +/- 0,06 мм
- Надежный контроль, несмотря на колебания температуры окружающей среды
Прецизионный измерительный датчик обеспечивает лучшую в своем классе производительность и стабильность в реальных условиях
Точные измерения с разрешением 0,004 мм
Проверка нескольких условий с помощью одного компактного устройства
Прецизионный датчик LM можно научить определять цели на определенном расстоянии.Если датчик определяет правильное расстояние, это означает, что одна микросхема присутствует и правильно установлена в гнездо. Если показание расстояния меньше ожидаемого, это означает, что дублирующий чип был установлен поверх первого чипа. Если расстояние больше ожидаемого, это указывает на отсутствие чипа. Благодаря разрешению 0,004 мм и линейности +/- 0,06 мм LM также может измерять очень небольшие расстояния, которые возникают, когда чип присутствует, но слегка наклонен (не полностью установлен) в гнезде.
LM также имеет режим двойного обучения.В этом режиме датчик измеряет расстояние и силу света. То есть датчик может идентифицировать не только то, когда цель находится на заданном расстоянии, но также когда он возвращает определенное количество света в приемник. Из-за этого LM может определить, находится ли микросхема ИС правой стороной вверх, поскольку одна сторона микросхемы более темного цвета, чем другая. Интенсивность света, возвращающегося в приемник датчика, ниже, если темная сторона чипа обращена вверх.
Обычно для такого приложения требуется несколько датчиков: один для измерения изменений расстояния, а другой для определения контраста.Однако LM может идентифицировать все эти состояния (отсутствующие, дублирующиеся, неправильно установленные и перевернутые микросхемы) с помощью одного надежного и компактного устройства.
Надежные результаты с непревзойденной термической стабильностью
Помимо измерения нескольких условий с помощью одного устройства, LM также отличается исключительной термической стабильностью для надежных проверок независимо от колебаний температуры окружающей среды, влияющих на точность других датчиков. Изменение температуры даже на несколько градусов может привести к удвоению погрешности измерения других датчиков.Для сравнения, LM имеет температурный эффект всего +/- 0,008 мм / ° C, что позволяет датчику оставаться точным и продолжать надежные измерения независимо от изменений внешней температуры.
.