清华大学半导体封装技术课件
集成电路CADPPT课件.ppt
算法描述、系统描述 物理域：掩膜单元，标准单元，宏单元，模
块，芯片
集成电路设计
集成电路设计中典型的Y型图 设计域：电路级，逻辑级，寄存器传输级，
算法级，系统级
半定制设计方法
全定制设计方法
（1）电路设计人员首先进行功能设计，得到设 计思路
按电路功能来分 模拟、数字、数模混合
按电路结构 半导体集成电路 混合集成电路（薄膜IC，厚膜IC等）
按器件结构分类 双极型集成电路 MOS集成电路（NMOS，PMOS，CMOS）
IC分类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 按集成电路规模分类 SSI MSI LSI VLSI ULSI GSI
在Cadence软件中手工绘制集成电路版图
LVS是指从版图中提取出网表，与逻辑/电路设 计得到的网表进行比较，检查两者是否一致。
然后，进行后仿真（post simulation）
全定制设计方法
后仿真 将版图中的参数提取出来后，再进行模拟仿真，
与前仿真对比。
全定制设计方法
（4）集成电路的加工制造 将设计好的版图，通过工艺加工，形成集成电
操作 知识（☆） 理论
思维方式
微电子、电子科学与技术、计算机科学与技术、 通讯、自动控制专业
第三次技术革命 最具有新技术革命代表性的是以微电子技术为 核心的电子信息技术。 计算机、通讯的基础是微电子
微电子技术发展的理论基础是19世纪末到20 世纪30年代期间建立起来的现代物理学
微电子学的特点
微电子学是一门综合性很强的边缘学科，其中 包括了半导体器件物理、集成电路工艺和集成 电路及系统设计、测试等多方面的内容；涉及 了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理 学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机 辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个领 域。
模拟电子技术基础-清华大学_华成英-全套完整版
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。
华成英 hchya@
PN 结的单向导电性
PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加 剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。
必要吗？ PN 结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动， 有利于漂移运动，形成漂移电 流。由于电流很小，故可近似 认为其截止。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 2. 会算：定量计算
考查分析问题的能力
3. 会选：电路形式、器件、参数 考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA 考查解决问题的能力－－实践能力
指数曲线
若正向电压 u UT，则i ISe
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
华成英 hchya@
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
华成英 hchya@
半导体元器件的发展
• • • • 1947年 1958年 1969年 1975年 贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
清华大学计算机专业英语2.2-2.3
�
14
10. local a. 局部;本地[机] 局部;本地 机
localhost 本(主)机 主机 比较 remote a. 远程 remote access 远程访问 remote communications 远程通信 remote terminal 远程终端
11. ring network
环形网络
14. SMP symmetric multiprocessing 对称多处理( 技术,体系结构 ) 对称多处理 技术,
17
2.4 Measuring Computer Performance
1. interval 3. initialize n. 间隔, 间隔,间歇 参数
2. parameter n.
3
7. complex number 复数
比较 real number 实数
8. Multimedia Extensions
multimedia 多媒体 extension 扩展名
多媒体扩展(技术 多媒体扩展 技术) 技术
9. benckmark
n. v.
基准(测试 程序 基准 测试)程序 测试 测量性能
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8. port
n. v.
端口 转出, 转出,移出
An interface through which data is transferred between a computer and other devices(such as a printer, keyboard or mouse),a network, or a direct connection to another computer.一种接口,数据通过它可以在计算机和其他 设备之间,网络之间或者其他直接相连的计算机之间 进行传输. To change a program in order to be able to run it on a different computer.改变一个程序,使之能在不同的计算 机上运行.
封装基板功能、作用与技术的提高
径 ：０ ０￣ ８ —３０ ｍ；绝缘 层厚度 ：（～８ ３ ０ ｍ，导体 ） 层数： — （ ６ ２ 层。 ） 除达到上述要求之外， 还要求
通孔 置有很高的自由度．布线 量有很大的增 加等。 诞生于 ２ 世纪 ９ 年代初期 ， Ｏ ０ 并在９ 年代 （ １ 中期在全世界范围内得到迅猛发展的积层多层 板（ｕ ｄ ｕ ｕ ｉ ａｅ ｂａ ， ｂ ｉ — ｐ ｌｐ ｙｒ ｏｒ 简称 Ｂ Ｍ基板） ｌ ｍ ｔｌ ｄ Ｕ 是实现高密度布线的有效方式 。 这种积层多层 板 ，在欧洲 、美国被称为 “ 高密度互连基板 （ ｇ ｅｓｙｎ ｒｏｎｃ ｏ ｂｔ ｔ 简称Ｈ １ ｈ ｈ ｎｉ ｔ ｃｎｅｔ ｎ ｕ ｓａ ｔ ｉ ｄ ｔｉ ｅ ｉ ｓ ｒｅ Ｄ 基板） 中国台湾被称为 “ ： 在 微细通孔基板”简 （ 称微孔板）尽管称谓不 同． 。 在超微细多层立体 布线 、微细孔 层间互连等方面却是 完全一致 的。由此 ， 在实现电极节距微细化的同时 ， 其 面 积 、厚度 、重量可 大 大降 低 电子基板， 按其电 擞 械支撵材料， 鲫 可 分为无机基板、 有机基板及 复合基板等几 大类。 传统无机基板以Ａ Ｓ Ｂ Ｏ和Ａ１ ｌ 、ｉ ｅ ０ Ｃ Ｎ 等为基材，由于其在热导 、 抗弯强度 、 热膨胀 系数等方面的优 良特性． 广泛用于Ｈ Ｃ Ｉ 和ＭＣ Ｍ 等大功耗器件。 无机基板实现高密度 多层布线 的方式有 Ｈ Ｃ 和Ｌ Ｃ 两条途径 Ｈ Ｃ ＴＣ ＴＣ Ｔ Ｃ由多层Ａｌ ｏ 生片与ｗ 或Ｍｏ 浆料 ． １５℃共烧而成： ／ Ｍｎ 在 ６０ ＬＣ Ｔ Ｃ采用玻璃一陶瓷生片 、 可使烧结温度从 １５℃下降到９ ０ ６０ ０ ℃以下， 从而可以用ｃ 、 Ｐ ｕＡ 、 Ａ —ｄ ｇＰ 等熔点较低的金属代替 Ｗ 、 等难熔 Ｍｏ 金属作布线导体 ， 既可以提高导 电率． 又可以 在大气中烧成。 采用Ｌ Ｃ 便于制作大尺寸 ＴＣ 大 容量基板 ，成本低 ， 可植入 电阻 、电容、电感 等无源元件， 特别是玻璃陶瓷与硅的热膨胀系 数相匹配 ， 电常数低， 介 在高频带具有明显的 低损耗性能 ， 特别适合于射频 、 微波 、 毫米波 器件， 在无线 电通讯、 军事及 民用等领域有广 泛应用 顺便指出， 尽管无机基板在电子封装 中所占比例不大 ， 近年来还有进一步下降的趋 势， 但在不少领域， 如超级计算机用高密度多
CAE-半导体封装模拟
当前及潜在的模拟
热
热处理模拟
- 冷却风扇 - Heatsinks - Electronics housings (chassis, casing, etc.)
消费产品模拟
- 消费产品 - 手持产品 - 计算机及外围设备 (显示器，硬盘等)
工业模拟
- 电力电子 (汽车，控制器等) - 电子设备冷却
航天模拟
有必要构造一个总体模型来施加边界条件到 局部模型上。
MCM Material Properties
Thin film copper
Kapton polymer film
通过热应变
• 建立应变与ANSYS、电子束莫尔图 (EBM)及解析表达式的关系
热疲劳:失效准则
用Engelmaier 模型计算寿命与delta T的关系
• 例2: Extrusion of Gull Wing Lead Geometry
– View Batch File slead.inp in Seminar directory – Input first job as /input,slead,inp – Observe extrusion process as file executes and notice non-orthogonal extrusions
明尼苏达大学电子热设计实验室
光盘刻录机激光器二极管
瞬态热效应
CD-ROM 控制器印刷电路板 (温度分布)
设计优化
部件定义
ECAD System -2D Layout ECAD System - Component Library ECAD System - Not Available So Far
- Heatpipes - 电子设备冷却
模拟CMOS集成电路设计(毕查德·拉扎维著,陈贵灿等译,西安交通大学出版社) 绪论课件
模拟CMOS集成电路设计教材n模拟CMOS集成电路设计，毕查德.拉扎维著，陈贵灿等译，西安交通大学出版社参考资料n半导体集成电路，朱正涌，清华大学出版杜n CMOS模拟电路设计（英文），P.E.Allen，D.R.Holberg，电子工业出版社n模拟集成电路的分析与设计，P.R.Gray等著，高等教育出版社半导体集成电路发展历史n1947年BELL实验室发明了世界上第一个点接触式晶体管（Ge NPN）半导体集成电路发展历史n1948年BELL 实验室的肖克利发明结型晶体管n1956年肖克利、布拉顿和巴丁一起荣获诺贝尔物理学奖n50年代晶体管得到大发展（材料由Ge→Si）半导体集成电路发展历史n1958年TI公司基尔比发明第一块简单IC。
n在Ge晶片上集成了12个器件。
n基尔比也因此与赫伯特·克勒默和俄罗斯的泽罗斯·阿尔费罗夫一起荣获2000年度诺贝尔物理学奖。
半导体集成电路发展历史n19世纪60年代美国仙童公司的诺依斯开发出用于IC的平面工艺技术，从而推动了IC制造业的大发展。
半导体集成电路发展历史n60年代TTL、ECL出现并得到广泛应用n1966年MOS LSI发明（集成度高，功耗低）n70年代MOS LSI得到大发展（出现集成化微处理器，存储器）n80年代VLSI出现，使IC进入了崭新的阶段。
n90年代ASIC、ULSI和巨大规模集成GSI等代表更高技术水平的IC 不断涌现，并成为IC应用的主流产品。
n21世纪SOC、纳米器件与电路等领域的研究已展开n展望可望突破一些先前认为的IC发展极限，对集成电路IC的涵义也将有新的诠释。
集成电路用半导体工艺，或薄膜、厚膜工艺（或这些工艺的组合），把电路的有源器件、无源元件及互连布线以相互不可分离的状态制作在半导体或绝缘材料基片上，最后封装在一个管壳内，构成一个完整的、具有特定功能的电路、组件、子系统或系统。
模拟集成电路n1967年国际电工委员会（IEC）正式提出模拟集成电路的概念，它包括了除逻辑集成电路以外的所有半导体集成电路。
半导体技术
空间大视场多波段激光告警技术研 究＝
Ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｓ ａ ｅ ｌ ｇ ｅｄ ｍｕ ｔ ｂ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐ ｃ ａ ｅ ｆ ｌ ｌ ａ ｄ ｒ ｉ ｉ
基 于介 质上 电润湿 原理 的 微液 滴驱 动
芯 片＝Ｄ ｏ ｌ ｔａ ｎ ｈ ｕｉ ｈ ｒｐｅ ａ ｕｔ ｇ ｃ ｓ ｇ ｔｅ ｔｃ ｉ ｎ ｅ ｔ ｗ ｔｎ ｎｄｅｅｔｃｍｅ ｏ 刊 ， ｌ ｒ ｅｔ ｇｏ ｉ ｃ ｒ ｔ ｄ［ ｃ ｅ ｏ ｉ ｌ ｉ ｈ 中］ 吴建 刚（ 华 大学 微 电子 学 研究 ／ 清 所，北京 １０ ８） ００ ４，岳瑞峰，曾雪锋 ， 刘理 天， ， 清华大学学报（ 自然科 学版 ） ０ ６ ． ｏ， —２
为 了 实 现 对 微 尺 度 下 流 体 的 精 确 操 控 ， 出一种基于介质上电润湿（ｌ ｔ ． 提 ｅ ｃ ｏ ｅｒ ｗｅ ｎ ｎ ｉｌ ｔｃ Ｅ Ｄ） ｔ ｇ ｅ ｒ ， ＷＯ 的新型微液 ｉ ｔ ｏｄ ｅ ｉ ｃ 滴驱动芯片 ．研究 了介质上 电润湿 原理
［０ 中］刘丽钧（ 干， ／ 沈阳工业 大学 信息科 学 与工程学 院，沈阳 １０ ２ ） １０ ３，李晓游， 孙清， 阳工 业大学学报． ０ ６ ８２． ， 沈 —２ ｏ ，２ （）
０２０２ ６４ ８ ０ ５ ０・３ １ ０
针对红外光 电图像 的处理开发设计 了一 套基于 ＤＳ Ｐ的红外光电 图像处理系统， 利用 Ｐｏｅ ＸＰ软件 中所包含的信号完 ｒｔ Ｄ ｌ 整性仿真器 ， 对系统的 Ｐ Ｂ板级进行信 Ｃ 号完整性 分析和研究 ．图 ４参 ３ 关键词：基于 ＤＳ Ｐ的红外 光电图像处理 系统；信号完整 性：Ｐｏ ｌ Ｘ ｒｔ Ｐ ｅＤ
战场上激光武器 的使用 ，使卫星受到攻 击 的概率增 大，为此 必须研究提供星载 激 光告警 设备．传统激 光告警系统功能 单一．现采 用四象限探测器作为概率告 警系统 ，引导焦平面探测器进行精确方 位探测 ，组成新型激光告警系统 ，它具 有多波段 、探测阈值高 、视场大 、测角 精度高的特点 ．对于激光告警系统 的设 计进行 了详尽阐述 ，通过对实验结 果的 分析 ，提 出了改进方案 ．图 １ １表 １参 ４ 关键词 ：星载激光告警 ；四象 限；红外 焦平面 ；多波段
模拟CMOS集成电路设计(毕查德·拉扎维著,陈贵灿等译,西安交通大学出版社) 绪论课件
模拟CMOS集成电路设计教材n模拟CMOS集成电路设计，毕查德.拉扎维著，陈贵灿等译，西安交通大学出版社参考资料n半导体集成电路，朱正涌，清华大学出版杜n CMOS模拟电路设计（英文），P.E.Allen，D.R.Holberg，电子工业出版社n模拟集成电路的分析与设计，P.R.Gray等著，高等教育出版社半导体集成电路发展历史n1947年BELL实验室发明了世界上第一个点接触式晶体管（Ge NPN）半导体集成电路发展历史n1948年BELL 实验室的肖克利发明结型晶体管n1956年肖克利、布拉顿和巴丁一起荣获诺贝尔物理学奖n50年代晶体管得到大发展（材料由Ge→Si）半导体集成电路发展历史n1958年TI公司基尔比发明第一块简单IC。
n在Ge晶片上集成了12个器件。
n基尔比也因此与赫伯特·克勒默和俄罗斯的泽罗斯·阿尔费罗夫一起荣获2000年度诺贝尔物理学奖。
半导体集成电路发展历史n19世纪60年代美国仙童公司的诺依斯开发出用于IC的平面工艺技术，从而推动了IC制造业的大发展。
半导体集成电路发展历史n60年代TTL、ECL出现并得到广泛应用n1966年MOS LSI发明（集成度高，功耗低）n70年代MOS LSI得到大发展（出现集成化微处理器，存储器）n80年代VLSI出现，使IC进入了崭新的阶段。
n90年代ASIC、ULSI和巨大规模集成GSI等代表更高技术水平的IC 不断涌现，并成为IC应用的主流产品。
n21世纪SOC、纳米器件与电路等领域的研究已展开n展望可望突破一些先前认为的IC发展极限，对集成电路IC的涵义也将有新的诠释。
集成电路用半导体工艺，或薄膜、厚膜工艺（或这些工艺的组合），把电路的有源器件、无源元件及互连布线以相互不可分离的状态制作在半导体或绝缘材料基片上，最后封装在一个管壳内，构成一个完整的、具有特定功能的电路、组件、子系统或系统。
模拟集成电路n1967年国际电工委员会（IEC）正式提出模拟集成电路的概念，它包括了除逻辑集成电路以外的所有半导体集成电路。
半导体封装键合工艺中常见缺陷识别和处理方法
半导体封装键合工艺中常见缺陷识别和处理方法南京信息职业技术学院李荣茂 2012-07-13##############2012-07-13######2#0#12-07-13########,摘要,本文叙述了键合工艺的概念、键合工艺设备的改进和其产生的各种缺陷的类别。
重点研究了键合工艺常见缺陷的类型和其产生的根本原因。
通过对各种缺陷类型的识别，探索其产生的根本原因并找出应对方法，从而增加其合格率。
,关键词,键合工艺缺陷处理方法1.引言 FORCE 大 POWER是比较适宜的 ;(3)断点靠我们需要调节参数，小近随着科技发展的日新月异，电子芯片的使用越来越渗透到各行各中间，通常问题已经不再参数上了，我们应当仔细观察设备平台，是否业，而封装技术也应运而生。
所谓封装技术是一种将集成电路用“”有异物例如一些小的残留碎片遗留在产品的底部造成损伤，如果确认绝缘是这样的情况，及时清理平台残留碎片即可。
的塑料或陶瓷材料打包的技术。
封装对于芯片来说不但必须也是至关 4.2 不规则焊球 Defective ball 重要的，它直接影响到了芯片的质量，而 WIRE BOND作为封装技术中的一个重要的步骤，其过程中产生的晶体缺陷也是不容忽视的。
2.WIRE BOND 键合工艺目前主要的芯片连接技术有三种,分别为引线键合，载带焊和倒装焊，其中前者占键合工艺的 80%以上，在 IC 制造也中得到广泛的应用。
引线键合是半导体封装制程的一站，自晶粒 (Die或 Chip)各电极上，以金线或铝线进行各式打线结合，再牵线至脚架(Lead Frame)的各内脚处续行打线以完成回路，这种两端打线的工作称为 WireB ond。
Wire bond 图 2 不规则焊球在芯片封装厂称为前工序，又叫做金属线键合是将 die 的 PAD飞线连如图 2 所示金线打在芯片上的球并非圆形且球与球的大小厚度还接到外部封装的 BALL 的工序。
不一样，表示同一粒芯片上的球是不规则的，一粒芯片大约有百来粒 3.键合工艺为什么会产生缺陷球，有可能只有一到两粒是产生这样异常的，可对质量的影响确是大打 3.1 键合工艺产生缺陷的原因折扣。
抗高过载技术ppt课件
抗高过载技术的研究
20 世纪 90 年代末，利用表面微机械加工技术，美国圣 地亚国家实验室研制出一种用于钻地武器的高 g 值加速度 计，如图 所示。
加速度计的结构由参考电容、检测电容和支撑梁组成。 检测电容由定极板和动极板组成，定极板与传感器基座 连在一起，动极板由梁支撑在定极板的上方。该加速度 计材料选用多晶硅，其量程可达到 5 万 g。
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试验方法
来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究——罗建华
传统加速度测压铜柱测量法
此方法适用于炮射末制导导弹的器件、部件等的冲击试验加速度2500g以 上，作用时间在2~6 ms，相关产品的环境适应性和工艺试验。
铜柱测量法是利用金属 受力产生塑性形变的特 性，通过测量测压铜柱 的变形量，确定其受到 的作用力，从而得出加 速度的一种物理测量方 法。
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抗过载
哪些部件需要抗过载？
装药
抗过 载
机械 机构
电子 元件
9
装药
应力波作 用阶段
整体惯性 作用阶段
燃发料射介初质期内时部，的转应速力较波低到，达混顶合 部燃料离心作用较小
混合燃料成与为壳不体可壁压面缩的介摩质擦(力刚 体较)小
混弹合体燃的料纵介向质过内载部致不使再混发合生燃变料 形与，壳混体合端燃盖料碰底撞部，的在应燃力料成介为质 这内一部阶产段生安应全力发波射的主要因素
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试验方法
来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究——罗建华
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试验方法
工作过程：
试验台为大过载一次性冲击火药技术综合试验台，用于检查被试 产品承受轴向启动加速度作用能力，同时可以检查产品承受轴向 制动加速度作用的能力。试验台是主发射药在药筒中燃烧形成的 气体压力作用下，对装有被试产品的容器载体产生瞬间加速，产 生的加速度作用在被试产品上，该产品经历过载考核，从而完成 试验。