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Assemblage de circuits intégrés : le guide ultime de la FAQ

Je sais que vous recherchez probablement plus d'informations sur l'assemblage de circuits intégrés.

Une raison pour laquelle ce guide répondra à toutes vos questions sur l'assemblage de circuits intégrés - continuez à lire pour en savoir plus.

Qu'est-ce qu'un assemblage de circuits intégrés ?

Un ensemble de circuit intégré est un ensemble électronique monobloc composé de dispositifs actifs et passifs miniaturisés.

Certains des dispositifs actifs comprennent des transistors et des diodes tandis que les dispositifs passifs sont constitués de condensateurs et de résistances.

Ces dispositifs ont des interconnexions façonnées sur un substrat semi-conducteur mince résultant en une puce compacte.

Vous trouvez que cette puce peut être très petite, même dans la gamme des millimètres carrés grâce aux minuscules composants individuels.

Un assemblage de circuits intégrés
Un assemblage de circuit intégré

Un microprocesseur est-il un assemblage de circuit intégré ?

Oui, tout à fait

Un microprocesseur combine les fonctionnalités d'un CPU dans une puce de circuit intégré solitaire. Il exécute des opérations logiques et informatiques dans un système informatique afin que d'autres circuits externes puissent remplir leurs objectifs attendus.

Où trouvez-vous l'utilisation de Assemblages de circuits intégrés ?

Un ensemble de circuits intégrés comprend des composants électriques tels que des diodes, des transistors et des résistances, interconnectés pour effectuer diverses activités. Vous trouverez des assemblages de circuits intégrés dans différents appareils électroniques, notamment :

  • Les ordinateurs et leurs périphériques tels que les claviers et les souris, en raison de leur polyvalence.
  • Appareils photo numériques, consoles de jeux vidéo et contrôleurs.
  • Encodeurs et décodeurs pour radiofréquence.
  • Écouteurs, microphones et haut-parleurs, y compris des haut-parleurs intelligents tels qu'Amazon Echo et Google Home.
  • Dispositifs de stockage de mémoire et instruments logiques.
  • Processeurs et amplificateurs pour la vidéo et l'audio respectivement.
  • Montres connectées et autres wearables.
  • Téléviseurs, ordinateurs, tablettes et smartphones.
Un assemblage de circuit intégré dans un ordinateur portable
Un assemblage de circuit intégré dans un ordinateur portable

Comment réalisez-vous l'assemblage de circuits intégrés ?

Vous fabriquez plusieurs circuits intégrés simultanément sur une seule pièce de silicium avant de séparer individuellement les puces IC.

Vous effectuez l'assemblage de circuits intégrés dans un environnement propre et hautement contrôlé où l'air est exempt de particules étrangères.

Le processus d'assemblage du circuit intégré adhère au processus suivant :

Préparation de la plaquette de silicium

Le processus commence par la fusion d'un lingot de silicium cylindrique dans une chambre à vide en position verticale.

La fusion élimine les impuretés qui se coalescent au fond du lingot que vous découpez en laissant la partie pure.

Par la suite, vous découpez des tranches de silicium rondes de la taille souhaitée à partir du lingot sur lequel vous garnissez les circuits intégrés. Vous polissez ensuite les surfaces avant d'appliquer du dioxyde de silicium comme revêtement pour éviter l'oxydation.

Circuits intégrés sur silicium
Circuits intégrés sur silicium

Masquage

Le masquage lors de l'assemblage du circuit intégré implique l'application de conceptions de couches pour les composants constitutifs de la tranche de silicium.

Le masquage implique généralement un transfert d'image par réduction optique avec l'utilisation de masques clairs et opaques.

dopage

Vous pouvez utiliser deux approches de dopage dans l'assemblage de circuits intégrés : la diffusion atomique ou l'implantation ionique. En diffusion atomique, vous créez des régions P ou N par cuisson de plaquettes à haute température en présence d'un gaz inerte.

L'implantation ionique consiste à ioniser un gaz dopant tel que la phosphine. Ici, un faisceau comprenant des ions dopants à haute énergie se forme que vous tirez sur des zones particulières de la plaquette.

Formation de couches successives

Vous répétez les processus de masquage, de gravure et de dopage pour les couches successives nécessaires à votre assemblage de circuit intégré.

Pour la couche finale, vous appliquez une couche de dioxyde de silicium par dépôt chimique en phase vapeur avant de déposer une couche d'aluminium pour les contacts.

Formation de puce IC individuelle

Vous séparez les nombreuses puces via des lignes de séparation sur le panneau de silicium avant d'utiliser une fraise diamantée.

Pour séparer les plaquettes, vous devrez peut-être les casser le long des lignes de coupe avant de les soumettre à une inspection.

Stockage

Une fois l'inspection réussie, vous scellez les puces de circuit intégré dans des sacs en plastique spéciaux sans électricité statique. Vous pouvez conserver les puces du paquet en stockage ou les expédier.

Circuits intégrés dans une boîte de rangement
Circuits intégrés dans une boîte de rangement

Quelles sont les caractéristiques d'un assemblage de circuit intégré ?

Le circuit intégré est un dispositif complexe constitué de tranches de silicium sur lesquelles sont gravés des motifs microscopiques. Vous pouvez trouver plusieurs milliers de transistors, résistances et autres composants électroniques dans ces conceptions.

Certaines des caractéristiques d'un ensemble de circuits intégrés comprennent :

Densité

Vous pouvez trouver des assemblages de circuits intégrés avec des mesures de transistor dans la gamme des nanomètres. Cela vous permet de conditionner des millions de transistors sur un seul assemblage de circuit intégré, augmentant ainsi la fonctionnalité.

Intégration

Vous pouvez utiliser des puces individuelles pour fabriquer des dispositifs discrets tels que des diodes électroluminescentes.

Les assemblages de circuits intégrés tirent leur nom du fait qu'ils combinent plusieurs dispositifs sur une seule puce.

Les assemblages de circuits intégrés ont de minuscules transistors permettant des sous-fonctions nécessitant auparavant plusieurs puces possibles avec une seule.

Matériaux

Vous utilisez des matériaux semi-conducteurs dans l'assemblage de circuits intégrés. Les matériaux semi-conducteurs sont des matériaux qui se situent entre les bons conducteurs et les isolants.

Le semi-conducteur le plus utilisé pour l'assemblage de circuits intégrés est le silicium. Pour générer des matériaux électroniques aux propriétés diverses, vous mélangez du silicium ultra-pur avec des quantités minimales d'autres éléments.

Emballage

En raison de la taille et de la sensibilité de la puce de circuit intégré, une manipulation directe est impossible. Vous enfermez chaque puce dans des blocs plats de plastique ou de céramique reliés à un ensemble de fils microscopiques d'aluminium ou d'or.

Les broches métalliques externes sur le bloc se connectent aux fils internes, fournissant une connexion mécanique et électrique sécurisée aux composants du système.

Puce IC la protection se fait par le bloc en plastique sur lequel vous imprimez le nom du fabricant et le numéro de pièce et aide au refroidissement.

Gamme

Un assemblage de circuit intégré peut être aussi petit que 1 mm carré jusqu'à 200 mm carrés. Un boîtier de puce est suffisamment grand pour accueillir l'ensemble de circuit intégré avec une épaisseur allant de quelques millimètres.

Quels composants trouvez-vous sur les assemblages de circuits intégrés ?

Un assemblage de circuits intégrés se compose de différents dispositifs passifs et actifs façonnés sur une seule plaquette. Certains des composants électroniques courants que vous trouvez sur les assemblages de circuits intégrés sont :

Condensateurs

Un condensateur est un dispositif de stockage d'énergie électrique passif à deux bornes qui fonctionne dans un champ électrique.

La capacité décrit l'effet d'un condensateur et un condensateur existe pour ajouter de la capacité à un assemblage de circuit intégré.

Condensateurs
Condensateurs

Diodes

Une diode est un composant électrique avec une paire de bornes qui présente principalement un flux de courant unidirectionnel dans un assemblage de circuits intégrés. Avec une diode, vous avez peu de résistance dans un sens et une résistance élevée dans l'autre.

Diodes
Diodes

Résistances

Une résistance est un composant électrique passif avec une paire de bornes qui implémente une résistance électrique dans un assemblage de circuit intégré. Les résistances vous permettent de réduire le flux de courant, de diviser les tensions, d'ajuster les niveaux de signal et de terminer les lignes de transmission dans un circuit.

Les résistances font partie du circuit intégré
Les résistances font partie d'un circuit intégré

Transistor

Un transistor est un dispositif semi-conducteur qui amplifie ou commute des signaux électriques dans un assemblage de circuit intégré. Un transistor possède généralement une configuration à trois bornes pour se connecter à un circuit électronique.

Comment pouvez-vous classer un assemblage de circuits intégrés en fonction de l'approche de fabrication ?

Vous pouvez classer les assemblages de circuits intégrés en trois catégories en fonction de la technique de fabrication que vous employez :

Assemblage de circuits intégrés minces et épais

Vous utilisez des composants passifs tels que des résistances et des condensateurs dans ces types de circuits intégrés.

Cependant, vous connectez séparément les transistors et les diodes dans la conception du circuit.

Vous réalisez ces assemblages de circuits intégrés en déposant des films de matériau conducteur sur la surface du verre ou sur un support en céramique.

Assemblage de circuits intégrés monolithiques

Circuit intégré monolithique
Assemblage de circuits intégrés monolithiques

Vous pouvez former des interconnexions à puce unique de composants actifs, passifs et même discrets avec ce type d'assemblage IC. Les assemblages de circuits intégrés monolithiques sont couramment utilisés en raison de leur faible coût et de leur fiabilité.

Assemblage de circuits intégrés hybrides/multipuces

Un assemblage de circuits intégrés multipuces se compose de plusieurs puces interconnectées avec des composants actifs et passifs contenus sur une puce individuelle.

Vous trouverez de tels assemblages IC dans des applications d'amplificateurs haute puissance allant de 5 W à 50 W avec leurs assemblages IC monolithiques qui améliorent les performances.

Quelles matières premières utilisez-vous dans l'assemblage de circuits intégrés ?

Vous trouverez la majorité des assemblages de circuits intégrés en silicium pur dopé chimiquement pour donner les régions N et P.

Le silicium sert de substrat à la puce tandis que vous utilisez du dioxyde de silicium comme isolant des condensateurs et comme matériau diélectrique.

Lors du dopage, le phosphore et l'arsenic sont deux dopants de type N courants, tandis que les dopants de type P comprennent le bore et le gallium.

Vous trouverez des connecteurs entre les différents composants de l'assemblage IC souvent en aluminium.

Des fils fins en aluminium ou en or relient l'ensemble de circuit intégré au boîtier de montage. Vous pouvez utiliser des matériaux céramiques ou plastiques dans la construction du kit de montage.

Quels sont les avantages et les inconvénients de l'utilisation d'un assemblage de circuits intégrés ?

Un assemblage IC est une plaquette de silicium compacte que vous pouvez utiliser comme oscillateur, compteur, amplificateur, mémoire d'ordinateur, microprocesseur ou minuterie. Vous trouvez les avantages et les inconvénients suivants des ensembles de circuits intégrés :

Avantages

  • Les assemblages IC sont incroyablement petits et plus fiables avec une faible consommation d'énergie.
  • Vous pouvez facilement remplacer un assemblage IC en cas de panne.
  • Ces puces sont idéales pour le fonctionnement de minuscules signaux avec une capacité accrue à fonctionner dans des environnements à haute température.
  • Là où les effets parasites et de capacité sont absents, vous augmentez la vitesse de fonctionnement de l'assemblage IC.
  • Vous bénéficiez d'une adaptation étroite des composants et d'un coefficient de température grâce à la production en vrac.
Les assemblages IC sont facilement remplaçables en cas de panne
Les assemblages IC sont facilement remplaçables en cas de panne

Inconvénients

  • La défaillance d'un seul composant dans l'ensemble de circuit intégré nécessite le remplacement de l'ensemble du circuit.
  • Atteindre un coefficient de basse température est difficile.
  • Un ensemble CI ne peut fonctionner qu'avec une certaine puissance.
  • Vous ne pouvez pas créer de bobines ou d'indicateurs dans les assemblages IC.
  • Il est difficile d'obtenir un fonctionnement à faible bruit et haute tension.
  • La dissipation de puissance ne peut pas dépasser 10 watts tout en maintenant le fonctionnement à basse tension.
  • Les ensembles de circuits intégrés produisent une puissance limitée nécessitant une extension.

Comment déterminer le numéro de pièce d'un assemblage de circuit intégré ?

La lecture du numéro de composant d'un assemblage IC est une procédure simple qui vous permet de déterminer le fabricant et les détails techniques.

Les ensembles de circuits intégrés possèdent individuellement un numéro de série divisé en deux parties.

Vous trouvez les informations du fabricant capturées par la première partie avec les spécifications techniques de la puce indiquées par la deuxième partie.

En quoi un assemblage de circuit intégré diffère-t-il d'un PCB ?

Vous intégrez un assemblage de circuit intégré sur la carte de circuit imprimé via un processus de soudure. Vous observez donc que le PCB sert de support à l'ensemble IC.

circuit imprimé (PCB) fournit une connexion électrique aux composants permettant une fonctionnalité spécifique.

Un ensemble de circuits intégrés est un composant chargé conçu pour remplir une certaine fonction.

Par conséquent, vous pouvez dire qu'un assemblage de circuits intégrés est une seule puce contenant un circuit à usage général. C'est un package complet qui échoue lorsqu'il est endommagé à l'intérieur. Au contraire, vous pouvez connecter différents composants à un PCB et même les remplacer en cas de panne.

Quelles portes logiques pouvez-vous utiliser avec un assemblage de circuits intégrés ?

Un dispositif électronique qui exécute des processus logiques définit une porte logique avec les entrées et les sorties sous forme binaire (0,1). Vous pouvez répartir les portes logiques en trois catégories de portes de base, de portes universelles et de portes exclusives.

Portes de base

Inclut les portes NOT, OR et AND et vous les utilisez pour les fonctions de base.

Porte exclusive

Les portes X-OR et X-NOR sont les deux types de portes exclusives trouvées dans les assemblages IC.

Portes universelles

Les portes NAND et NOR sont les deux types de portes universelles que vous utilisez dans les assemblages de circuits intégrés. Ils sont "universels" car vous pouvez utiliser ces portails pour construire n'importe quel portail, qu'il soit basique ou exclusif.

Quels types d'assemblages de circuits intégrés avons-nous ?

Il existe plusieurs types d'assemblages de circuits intégrés. Vous pouvez classer les assemblages IC comme suit en fonction de leurs applications prévues :

Assemblages de circuits intégrés numériques

Les assemblages de circuits intégrés numériques sont ceux qui ne fonctionnent qu'à des niveaux distincts limités plutôt que de fonctionner à de nombreux niveaux d'amplitude de signal.

Vous les créez avec un grand nombre de portes logiques numériques qui acceptent des données binaires ou numériques comme entrées.

Circuit intégré numérique
Un circuit intégré numérique

Assemblages de circuits intégrés analogiques

Ces assemblages de circuits intégrés fonctionnent sur un spectre continu de signaux et comprennent des assemblages de circuits intégrés linéaires et radiofréquence. Sur une large plage de signaux analogiques continus, vous pouvez trouver la relation entre la tension et le courant non linéaire.

Assemblages de circuits intégrés à signaux mixtes

Vous créez des assemblages de circuits intégrés mixtes en combinant des assemblages de circuits intégrés analogiques et numériques sur une seule puce.

Quelles sont les générations d'assemblage de circuits intégrés ?

Nous avons traversé différentes générations d'assemblages de circuits intégrés depuis le début, chacune avec un certain nombre de transistors et de portes logiques. Voici une liste des générations d'assemblages de circuits intégrés et de leurs capacités.

  • SSI : L'intégration à petite échelle utilise des portes logiques allant de 1 à 12 avec quelques transistors (dizaines) sur une puce.
  • MSI: L'intégration à moyenne échelle consiste en des centaines de transistors sur une puce IC et entre 13 et 99 portes logiques.
  • LSI : L'intégration à grande échelle comprenait des milliers de transistors (500 à 20,000 100) sur une puce à peu près au même coût que MSI. Les portes logiques vont de 9,999 à XNUMX XNUMX.
  • VLSI : L'intégration à très grande échelle a utilisé des transistors allant de 20,000 1,000,000 à 10,000 99,999 XNUMX et des portes logiques allant de XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX.
  • ULSI : L'intégration à très grande échelle compte 1,000,000 100,000 XNUMX transistors et XNUMX XNUMX portes logiques.

Quels packages pouvez-vous utiliser avec un assemblage de circuits intégrés ?

Vous trouvez l'application de deux types de boîtiers avec des assemblages IC :

Montage traversant

Celles-ci ont des broches de plomb soudées d'un côté et fixées au verso de la carte. Ces packages sont volumineux et principalement utilisés pour équilibrer l'espace de la carte et les contraintes de coût.

Circuit intégré à trou traversant

Montage traversant dans IC

Montage en surface

Ce type de boîtier fait appel à une technologie de montage utilisant de petits assemblages de circuits intégrés. Vous fixez les circuits intégrés sur la surface de la carte via des zones de carte spéciales appelées pastilles de soudure.

Circuits intégrés avec technologie de montage en surface
Circuits intégrés avec technologie de montage en surface

Comment fonctionne un assemblage de circuit intégré ?

Un assemblage de circuit intégré fonctionne de manière similaire à une minuterie, un oscillateur ou un microprocesseur.

Les centaines de composants d'un assemblage IC exécutent diverses fonctions afin d'exécuter un processus défini.

Les portes logiques, qui fonctionnent sous forme binaire, sont utilisées dans les assemblages de circuits intégrés. Un signal bas envoyé à un composant via un assemblage de CI numérique produit une valeur « zéro », tandis qu'un signal élevé produit une valeur « un ».

Les assemblages de circuits intégrés analogiques et linéaires ont des valeurs permanentes. Par conséquent, un composant électronique connecté à un circuit intégré linéaire peut utiliser n'importe quelle valeur et produire une autre valeur.

Qu'est-ce que la métrologie lors de l'assemblage de circuits intégrés ?

La métrologie fait référence à un processus de mesure des nombres et des volumes, principalement grâce à l'utilisation d'équipements de métrologie.

Dans l'assemblage IC, vous mesurez la superposition de plans de la première et de la deuxième couche placée sur une plaquette pour garantir la précision.

Pourquoi l'inspection d'un assemblage de circuit intégré est-elle nécessaire ?

L'inspection vous permet de vérifier la conformité ou la non-conformité d'un ensemble CI, y compris les anomalies ou inadéquations, selon certains critères.

L'inspection permet de détecter des particules ou des défauts présents sur un wafer ainsi que leurs coordonnées de position.

Quels systèmes de gravure utilisez-vous pour l'assemblage de circuits intégrés ?

Un système de gravure vous permet de mouler des conceptions préférées sur un film mince IC en utilisant des réactions chimiques liquides ou ioniques et des gaz.

Vous pouvez utiliser des systèmes de gravure humide ou sèche, le premier utilisant un acide ou un alcali, le second utilisant un plasma sous vide poussé.

Pour toutes vos exigences et spécifications de PCB, contactez Venture Electronics maintenant.

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