① 电路板上的晶片里面是什么东西什么工作原理
那个黑色的点点实际上就是一块集成电路,和有单排或多排管脚的类型是一样的,之所做成不同的形状或外观,主要是考虑到不同的应用场合。
每个集成电路里面实际上也是由多个电子元器件构成的,只不过每个元器件构成的尺寸很小,通常只有几十个纳米而已。里面的连线多数是铜丝连接的,当然,个别的也有纯金或是纯银等材料。他们实现的功能取决于电路的设计,以你所能理解的说,就像电脑的CPU一样,里面有数十亿个电子元器件,无非就是那些电阻、电容、二极管、三极管、场效应管等构成,但数量较多,实现功能或是实现的电路逻辑就会越复杂。而我们平时用的遥控器里面也有集成电路,但里面只有几千个元器件,所以,实现功能较简单些,但他的构成也就是那些电阻、电容之类的基本元器件……
换言之,1000块砖可以建一个小的图形,或是小的房间,而数万块砖就可以建造高楼大厦,实现不同的用处,集成电路也如此……
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补充回答:你自己根本不可能生产这个东西,主要是你没有这样的设备,我所在公司做的集成电路刻蚀设备是中国第一台,你要想看到里面的结构,要用电子显微镜,放大到几万倍以上才可以。
功能实现其实不复杂,但是你不懂电子电路,所以就会认为不可思议,这也很正常,以后学的多了就明白了……
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再次补充:
观察它们的显微镜叫电子扫描显微镜或透射电镜,利用的是电子束二次成像的原理,电路内部不会短路,因为有绝缘材料隔离,像二氧化硅等……
② 集成电路的规模(或称集成度)并不能无限的提高,主要原因是什么目前最大规模的集成电路有多少逻辑门
电路中最终还是依靠来电子的移源动来实现功能的,电子移动就必然存在两个问题,一是必然存在电阻,存在电阻就必然发热;二是导线必须要比电子宽,制造那麽细的导线可不是容易的事情.
集成电路越密集,线路就越细,单位空间的线路和单元就越多,单位空间的发热也对应增多,这是个此消彼长的变化过程,也是P4不能用更精细的工艺制作的原因;另外,集成电路中应用的导线多数是铜互连或铝互连,也有应用高纯度金线的,CPU中的导线只有几个原子宽,实在是不能做的更细了,如果更细,会因为电流相对过大,造成离子漂移,造成短线,这就是早年有些狂人超频时,CPU在高频应用一段时间后损坏的原因了!
③ LED中为什么要用金线做导线铜线不可以吗
铜线和金线的优缺点
zhs146 发表于: 2008-1-19 22:20 来源: 半导体技术天地
这里有一份铜线和金线的详细试验结果与分析
1 引言
丝球焊是引线键合中最具代表性的焊接技术,它是在一定的温度下,作用键合工具劈刀的压力,并加载超声振动,将引线一端键合在IC芯片的金属法层上,另一端键合到引线框架上或PCB便的焊盘上,实现芯片内部电路与外围电路的电连接,由于丝球焊操作方便、灵活、而且焊点牢固,压点面积大(为金属丝直径的2.5-3倍),又无方向性,故可实现高速自动化焊接[1]。
丝球焊广泛采用金引线,金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点,广泛应用于集成电路,铝丝由于存在形球非常困难等问题,只能采用楔键合,主要应用在功率器件、微波器件和光电器件,随着高密度封装的发展,金丝球焊的缺点将日益突出,同时微电子行业为降低成本、提高可靠性,必将寻求工艺性能好、价格低廉的金属材料来代替价格昂贵的金,众多研究结果表明铜是金的最佳替代品[2-6]。
铜丝球焊具有很多优势:
(1)价格优势:引线键合中使用的各种规格的铜丝,其成本只有金丝的1/3-1/10。
(2)电学性能和热学性能:铜的电导率为0.62(μΩ/cm)-1,比金的电导率[0.42(μΩ/cm)-1]大,同时铜的热导率也高于金,因此在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流,使得铜引线不仅用于功率器件中,也应用于更小直径引线以适应高密度集成电路封装;
(3)机械性能:铜引线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合;
(4)焊点金属间化合物:对于金引线键合到铝金属化焊盘,对界面组织的显微结构及界面氧化过程研究较多,其中最让人们关心的是"紫斑"(AuAl2)和"白斑"(Au2Al)问题,并且因Au和Al两种元素的扩散速率不同,导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹。降低了焊点力学性能和电学性能[7,8],对于铜引线键合到铝金属化焊盘,研究的相对较少,Hyoung-Joon Kim等人[9]认为在同等条件下,Cu/Al界面的金属间化合物生长速度比Au/Al界面的慢10倍,因此,铜丝球焊焊点的可靠性要高于金丝球焊焊点。
1992年8月,美国国家半导体公司开始将铜丝球焊技术正式运用在实际生产中去,但目前铜丝球焊所占引线键合的比例依然很少,主要是因此铜丝球焊技术面临着一些难点:
(1)铜容易被氧化,键合工艺不稳定,
(2)铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。键合时需要施加更大的超声能量和键合压力,因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏。
本文采用热压超声键合的方法,分别实现Au引线和Cu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘,对比考察两种焊点在200℃老化过程中的界面组织演变情况,焊点力学性能变化规律,焊点剪切失效模式和拉伸失效模式,分析了焊点不同失效模式产生的原因及其和力学性能的相关关系。
2 试验材料及方法
键合设备采用K&S公司生产的Nu-Tek丝球焊机,超声频率为120m赫兹,铜丝球焊时,增加了一套Copper Kit防氧化保护装置,为烧球过程和键合过程提供可靠的还原性气体保护(95%N25%H2),芯片焊盘为Al+1%Si+0.5%Cu金属化层,厚度为3μm。引线性能如表1所示。
采用DOE实验对键合参数(主要为超声功率、键合时间、键合压力和预热温度四个参数)进行了优化,同时把能量施加方式做了改进,采用两阶段能量施加方法进行键合,首先在接触阶段(第一阶段),以较大的键合压力和较低的超声功率共同作用于金属球(FAB),使其发生较大的塑性变形,形成焊点的初步形貌;随之用较低的键合压力和较高超声功率来完成最后的连接过程(第二阶段),焊点界面结合强度主要取决于第二阶段,本文所采用的键合参数,如表2所示。
为加速焊点界面组织演变,在200℃下采用恒温老化炉进行老化实验,老化时间分别为n2天(n=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11)。为防止焊点在老化过程中被氧化,需要在老化过程中进行氮气保护。
焊点的横截面按照标准的制样过程进行制备。但由于焊点的尺寸原因需要特别精心,首先采用树脂进行密封,在水砂纸上掩模到2000号精度,保证横截面在焊点正中,再采用1.0μm粒度的金刚石掩模剂在金丝绒专用布上抛光,HITACHIS-4700扫描电镜抓取了试样表面的被散射电子像,EDX分析界面组成成分。
剪切实验和拉伸实验是研究焊点力学性能和失效模式的主要实验方法,采用Royce 580测试仪对各种老化条件下的焊点进行剪切实验和拉伸实验,记录焊点的剪切断裂载荷和拉伸断裂载荷,剪切实验时,劈刀距离焊盘表面4μm,以5μm/s的速度沿水平方向推动焊点,Olympus STM6光学显微镜观察记录焊点失效模式,对于每个老化条件,分别48个焊点用于剪切实验和拉伸实验,以满足正态分布。
3 试验结果与分析
3.1 金、铜丝球焊焊点金属间化合物成长
丝球焊是在一定的温度和压力下,超声作用很短时间内(一般为几十毫秒)完成,而且键合温度远没有达到金属熔点,原子互扩散来不及进行,因此在键合刚结束时很难形成金属间化合物,对焊点进行200℃老化,如图1所示。金丝球焊焊点老化1天形成了约8μm厚的金属间化合物层,EDX成分分析表明生成的金属间化合物为Au4Al为和Au5AL2,老化时间4天时出现了明显的Kirkendall空洞,铜丝球焊焊点生成金属间化合物的速率要比金丝球焊慢很多,如图2所示,在老化9天后没有发现明显的金属间化合物,在老化16天时,发现了很薄的Cu/Al金属间化合物层(由于Cu和Al在300℃以下固溶度非常小,因此认为生成的Cu/Al相是金属间化合物),图3显示了老化121天时其厚度也不超过1μm,没有出现kirkendall空洞。
在温度、压力等外界因素一定的情况下,影响两种元素生成金属间化合物速率的主要因素有晶格类型、原子尺寸、电负性、原子序数和结合能。Cu和Au都是面心立方晶格,都为第IB族元素,而且结合能相近,但是Cu与Al原子尺寸差比Au与AL原子尺寸差大,Cu和AL电负性差较小,导致Cu/Al生成金属间化合物比Au/Al生成金属间化合物慢。
3.2 金、铜丝球焊焊点剪切断裂载荷和失效模式
图4显示了金、铜丝球焊第一焊点(球焊点)剪切断裂载荷老化时间的变化,可以看到,无论对于金球焊点还是铜球焊点,其剪切断裂载荷在很长一段时间内随老化时间增加而增加,随后剪切断裂载荷下降,这主要与不同老化阶段剪切失效模式不同有关,同时可以发现,铜球焊点具有比金球焊点更稳定的剪切断裂载荷,并且在未老化及老化一定时间内,铜球焊点的剪切断裂载荷比金球焊点好,老化时间增长后,铜球焊点剪切断裂载荷不如金球焊点,但此时金球焊点内部出现大量Kirkendall空洞及裂纹,导致其电气性能急剧下降,而铜球焊点没有出现空洞及裂纹,其电气性能较好。
对于金球焊点,剪切实验共发现了5种失效模式:完全剥离(沿球与铝层界面剥离)、金球残留、铝层断裂、球内断裂和弹坑,图5显示了金球焊点剪切失效模式随老化时间的变化,未老化时,Au/Al为还没有形成金属间化合物,剪切失效模式为完全剥离,由于Au/Al老化过程中很快生成金属间化合物,失效模式在老化初期马上发展为以铝层剥离为主:随后,铝层消耗完毕,老化中期失效模式以金球残留为主,此时断裂发生在金属间化合物与金球界面;老化100天以后金球内部断裂急剧增加,成为主要失效模式,导致剪切断裂载荷降低。
对于铜球焊点,剪切实验共发现了4种失效模式:完全剥离、铜球残留、铝层断裂和弹坑。图6显示了铜球焊点剪切失效模式随老化时间的变化,由于铜球焊点200℃时生成金属间化合物很慢,因此其剪切失效模式在老化较长时间内以完全剥离为主:弹坑随老化进行逐渐增多,尤其老化81天后,应力型弹坑大量增加,导致剪切断裂载荷下降,图7所示为弹坑数量随老化时间变化,需要说明的是弹坑包括应力型弹坑和剪切性弹坑,应力型弹坑为剪切实验之前就已经存在的缺陷,而剪切型弹坑是由于接头连接强度高,在剪切实验过程中产生,因此只有应力型弹坑是导致剪切断裂载荷下降的原因,相对金球焊点,铜球焊点剪切出现弹坑较多,主要是因为铜丝球焊键合压力比金丝球焊大。
2.3 金、铜丝球焊拉伸断裂载荷和失效模式
图8显示了金、铜丝球焊拉伸断裂载荷随老化时间的变化,金丝球焊拉伸断裂载荷随老化时间变化不大,拉伸断裂模式以第一焊点和中间引线断裂为主。铜丝球焊拉伸断裂载荷随老化时间不断下降,由于铜的塑性比金差,而且铜丝球焊第二焊点键合压力比金丝球焊大很多,因此铜丝球焊第二焊点比金丝球焊变形损伤大,铜丝球焊拉伸时容易发生第二焊点断裂,第二焊点断裂又分为鱼尾处断裂(根部断裂)和焊点剥离(引线和焊盘界面剥离),如图9所示,铜丝球焊拉伸在老化初期为鱼尾处断裂,老化16天以后焊点剥离逐渐增多,主要是因为铜丝球焊老化过程中第二焊点被氧化,从而也导致拉伸断裂载荷下降。
4 结论
(1)铜丝球焊焊点的金属间化合物生长速率比金丝球焊焊点慢得多,认为Cu与Al原子尺寸差Au与Al原子尺寸差大,Cu和Al电负性差较小是其本质原因。
(2)铜丝球焊焊点具有比金丝球焊焊点更稳定的剪切断裂载荷,并且在老化一定时间内铜丝球焊焊点表现出更好的力学性能。
(3)铜丝球焊焊点和金丝球焊焊点老化后的失效模式有较大差别。
没钱的看看,图片粘贴不上
暴冲弧圈 at 2008-1-22 09:59:00
对于铜丝压焊来说,芯片的铝层成分必须改善,以增加铝层硬度,但是对于铝层反射率来讲,是提高好一些还是降低好一些呢,希望哪位大侠给予答复,谢谢!
Sam8848 at 2008-1-22 10:51:06
还是厚一些吧,铜线太硬了!
123qweasdf at 2008-1-23 09:07:51
楼下的太好了,都贴出来啊
shaiya at 2008-1-23 09:43:10
厄 搞什么啊 怎么2个一样的啊
xxh at 2008-2-19 15:49:17
学习一下,谢谢LZ分享
binchang at 2008-2-22 16:33:03
这兄弟太伟大了,,劫富济贫啊~~~~~~```
④ LED金线是什么金
LED键合金线是由Au纯度为99.99%以上的材质键合拉丝而成,其中包含了微量的Ag/Cu/Si/Ca/Mg等微量元专素。
作用属:
金线在LED封装中起到一个导线连接的作用,将芯片表面电极和支架连接起来,当导通电流时,电流通过金线进入芯片,使芯片发光。
优点:
金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点,广泛应用于集成电路,相比较其他材质而言,其最大的优点就是抗氧化性,这是金线广泛应用于封装的主要原因。
⑤ 金线是什么做的,集成电路里用的。是字面意思么
芯片里用来键合和连接的。金线连接于晶片上的铝垫与基板上的焊线接脚之间,材质是金,也有铝线。
⑥ 请问CPU与主板连接的针脚是不是镀金的听说集成电路都是用金线的啊
CPU针脚是镀金,但是那个含金量少得可怜,用废旧CPU提炼黄金的成本可能比提炼出来的黄金还贵,集成线路里面的导线一律是铜
⑦ PCB板和集成电路有什么区别,请深入了解的朋友前来回答。找到个皮毛的请绕道,请高手老师前来帮助,谢谢
集成电路是一来般是指芯片的集成源,像主板上的北桥芯片,CPU内部,都是叫集成电路,原始名也是叫集成块的.而印刷电路是指我们通常看到的电路板等,还有在电路板上印刷焊接芯片.
集成电路芯片是以单晶硅片为基片,上面光刻CMOS或TTL半导体元件。外面的封装一般是塑料。
电路板我们用的就那种塑料和锡的那种。有一个个焊盘
你可以这样简单理解,集成电路是把一个通用电路集成到一块芯片上,它是一个整体,一旦它内部有损坏 ,那这个芯片也就损坏了,而PCB是可以自己焊接元件的,坏了可以换元件。
⑧ 我是广东一家LED企业,由于金线封装成本较高,准备改换铜线,不知道有哪些国内目前键合铜线做的好厂家啊
无锡市霍尼科技有限公司,为国内少数专业开发单晶铜线和单晶银版线、键合铜线的生权产企业。产品水平已能为SONY、SHARP代工。霍尼深圳公司在南山区科技园留创大厦14F08.网址www.chineseocc.com
至于该公司键合铜线是否能代替金线,就不得而知。楼主弄明白后,希望能分享资讯给大家!
⑨ 如何减少集成电路塑封过程键合金丝断丝
用金线