第5章 集成電路的識(shí)別及檢測

第5章集成電路的識(shí)別與檢測5.1集成電路的分類、命名方法及封裝形式5.2集成電路的引腳識(shí)別及使用注意事項(xiàng)5.3集成電路的識(shí)別與檢測技能實(shí)訓(xùn)

集成電路（IntegratedCircuit）是一種微型電子器件或部件。采用氧化、光刻、擴(kuò)散、外延、蒸鋁等半導(dǎo)體制造工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。它在電路中用字母“IC”表示，也稱芯片。5.1集成電路的分類、命名方法及封裝形式5.1.1集成電路的分類、命名方法1．集成電路的分類（1）按制造工藝可分為半導(dǎo)體集成電路、薄膜集成電路和由二者組合而成的混合集成電路。（2）按功能可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路。（3）按集成度可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路以及超大規(guī)模集成電路。（4）按外形可分為圓型、扁平型和雙列直插型2．集成電路的型號(hào)命名法器件的型號(hào)由五部分組成，各部分符號(hào)及意義。5.1.2集成電路的封裝形式封裝是指把硅片上的電路引腳用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼形式。1．DIP封裝IP（DualIn-linePackage）封裝，也稱雙列直插式封裝，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100個(gè)。2．SMT貼片式封裝（1）SO封裝。引線比較少的小規(guī)模集成電路大多采用這種小型封裝，。（2）QFP封裝。QFP（QuadFlatPockage）為四側(cè)引腳扁平封裝，（3）PLCC封裝。PLCC是集成電路的有引腳塑封芯片載體封裝，（4）LCCC封裝。LCCC是陶瓷芯片載體封裝的SMD集成電路中沒有引腳的一種封裝（5）PQFN封裝。PQFN（PowerQFN）封裝是基于JEDEC標(biāo)準(zhǔn)四邊扁平無引腳（QFN）封裝的熱性能增強(qiáng)版本。（6）BGA封裝。BGA封裝即球柵陣列封裝，是將原來器件PLCC/QFP封裝的J形或翼形電極引腳，改變成球形引腳5.1.3SMT集成電路的包裝1．散裝無引線且無極性的SMC元件可以散裝，例如一般矩形、圓柱形電容器和電阻器。散裝的元件成本低，但不利于自動(dòng)化設(shè)備拾取和貼裝。2．盤狀編帶包裝編帶包裝適用于除大尺寸QFP、PLCC、LCCC芯片以外的其他元器件，其具體形式有紙編帶、塑料編帶和粘接式編帶三種。3．管式包裝管式包裝主要用于SOP、SOJ、PLCC集成電路、PLCC插座和異形元件等，從整機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)類型看，管式包裝適合于品種多、批量小的產(chǎn)品。4．托盤包裝托盤由碳粉或纖維材料制成，用于要求暴露在高溫下的元件托盤通常具有150℃或更高的耐溫。5.2集成電路的引腳識(shí)別及使用注意事項(xiàng)5.2.1集成電路的引腳識(shí)別引腳的排列情況常見的有以下3種形式：一是按圓周分布，即所有引腳分布在同一個(gè)圓周上；二是雙列分布，即引腳分兩行排列；三是單列分布，即引腳單行排列。5.2.2常用中小規(guī)模集成電路1．常用模擬集成電路模擬集成電路按用途可分為：集成運(yùn)算放大器、集成振蕩電路、集成穩(wěn)壓器、集成模擬乘法器、集成鎖相環(huán)路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、功率放大器、電壓比較器、開關(guān)電容電路等。（1）集成運(yùn)算放大器。簡稱運(yùn)放，是一種高放大倍數(shù)的直流放大器。工作在放大區(qū)時(shí)，輸入與輸出呈線性關(guān)系，因此又被稱為線性集成電路。（2）集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器又稱穩(wěn)壓電源，有多端可調(diào)式、三端可調(diào)式、三端固定式及單片開關(guān)式集成穩(wěn)壓器，最常用的是三端集成穩(wěn)壓器。（3）集成功率放大器。有小功率、中功率、大功率放大器等不同類型。2．常用數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路主要用來處理與存儲(chǔ)二進(jìn)制信號(hào)，一種為組合邏輯電路，另一種為時(shí)序邏輯電路。數(shù)字集成電路的種類繁多、品種豐富，但常用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路主要有TTL型、ECL型和CMOS型三大類，其中TTL和CMOS兩大系列為最常用。（1）TTL集成電路。TTL型集成電路是以雙極型晶體管為開關(guān)元件，輸入級(jí)采用多發(fā)射極晶體管形式，開關(guān)放大電路也都是由晶體管構(gòu)成，所以稱為“晶體管-晶體管-邏輯”，縮寫為TTL。在速度和功耗方面，都處于現(xiàn)代數(shù)字集成電路的中等水平。品種豐富、互換性強(qiáng)、一般均以“74”（民用）或“54”（軍用）為型號(hào)前綴。2）MOS集成電路。MOS集成電路是以金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)晶體管為主要元件構(gòu)成的集成電路，簡稱MOSIC。CMOS集成電路主要有4000系列、54/74HCXXX系列、54/74HCTXXX系列、54/74HCUXX四大類。5.2.3集成電路的使用注意事項(xiàng)1．TTL電路使用注意事項(xiàng)（1）TTL電路的電源電壓規(guī)定值為5V，最大值不能超過5.5V。（2）在電源接通時(shí)，不要插撥集成電路。（3）輸出端不允許直接接電源或地，除三態(tài)和集電極開路的電路外，輸出端不允許并聯(lián)使用。（4）TTL電路的功耗較。（5）電路中多余不用的輸入端不能懸空。2．CMOS電路使用注意事項(xiàng)（1）CMOS電路電源電壓為3～18V。輸入電壓不允許超過電源電壓范圍的0.3V以上，或者說輸入端電流不得超過±10mA。（2）CMOS集成電路的輸入阻抗很高。（3）焊接的時(shí)候，一般用20W內(nèi)熱式，而且接地良好的電烙鐵焊接。（4）存放CMOS集成電路時(shí)要屏蔽，一般放在金屬容器中。（5）不要在帶電情況下插入、拔出或焊接電路。（6）工作臺(tái)不要鋪塑料板、橡皮墊等帶靜電的物體。（7）電路中多余不用的輸入端不允許懸空。5.3集成電路的識(shí)別與檢測技能實(shí)訓(xùn)1．實(shí)訓(xùn)目的（1）能用目視法判斷、識(shí)別常見集成電路的種類，能說出各種集成電路的名稱；（2）會(huì)使用萬用表對集成電路進(jìn)行正確測量，并對其質(zhì)量進(jìn)行判斷。2．實(shí)訓(xùn)器材（1）具有正負(fù)15V輸出的直流穩(wěn)壓電源，每組配備一臺(tái)機(jī)器；（2）各種類型、不同規(guī)格的新集成電路若干；（3）每人配備指針萬用表1只。3．實(shí)訓(xùn)步驟任務(wù)1模擬集成電路的類型及其應(yīng)用查閱要求：識(shí)別常用集成功放、集成運(yùn)算放大器、集成三端穩(wěn)壓器的文字標(biāo)注；查閱手冊，找出其主要參數(shù)和應(yīng)用場合任務(wù)2數(shù)字集成電路的類型及其應(yīng)用查閱要求：識(shí)別常用74系列集成電路，40系列集成電路的字符標(biāo)志，查閱手冊并按照表中的要求進(jìn)行填寫。任務(wù)3集成電路LM324的檢測（1）用指針萬用表電阻擋分別測出LM324的A1～A4各運(yùn)放引腳的電阻值，不僅可以判斷運(yùn)放的好壞，而且還可以檢查內(nèi)部各運(yùn)放參數(shù)的一致性。將測量結(jié)果填入表中。（2）檢測放大能力，并將測量結(jié)果填入表中（3）把運(yùn)放接成一個(gè)放大系數(shù)為1的放大環(huán)節(jié)，反向輸入端接1V階躍信號(hào)，檢測其輸出端的電壓值也應(yīng)為1V，說明運(yùn)放是好的?！緦?shí)訓(xùn)記錄】將步驟（1）和（2）檢測結(jié)果填入表中。任務(wù)4TTL集成門電路74LS20的邏輯功能測試本實(shí)訓(xùn)采用四輸入雙與非門74LS20，即在一塊集成塊內(nèi)含有兩個(gè)互相獨(dú)立的與非門，每個(gè)與非門有四個(gè)輸入端。其邏輯符號(hào)及引腳排列如圖所示。NC表示該引腳為空腳，【操作步驟】（1）實(shí)訓(xùn)前準(zhǔn)備以下備品與器材。①直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)，調(diào)至輸出5V。②實(shí)驗(yàn)面包板一塊，杜邦線若干（用于線路連接）。③74LS20一只、4.7kΩ電阻器一只、1kΩ電阻器一只、單刀雙擲開關(guān)4只（用于切換高、低電平）、LED一只（用于邏輯電平顯示）。（2）按圖所示的原理圖在面包板上搭接電路。①在面包板上合適的位置插上一個(gè)14P插座，按集成塊上的定位標(biāo)記插好74LS20。②門的四個(gè)輸入端（1，2，4，5腳）接單刀雙擲開關(guān)的中間端子，其他兩個(gè)接線端子，上面的一個(gè)通過限流電阻（4.7kΩ）接電源正端，作為高電平信號(hào)；下面的一個(gè)接電源負(fù)端，作為低電平信號(hào)。以提供“0”與“1”邏輯電平，開關(guān)向上（或左），輸出邏輯“1”，向下（或右）為邏輯“0”。門的輸出端（6腳）接由LED發(fā)光二極管組成的邏輯電平顯示器（與1kΩ限流電阻串聯(lián)），LED亮為邏輯“1”，不亮為邏輯“0”。③將穩(wěn)壓電源開關(guān)打開，電壓輸出調(diào)至5V。在標(biāo)準(zhǔn)型TTL集成電路中，電源端Vcc一般排在左上端，接地端GND一般排在右下端。如74LS20為14腳芯片，14腳為Vcc，7腳為GND。將14腳和7腳分別連接到穩(wěn)壓電源的“+”，“-”接線端。（3）按表的真值表逐個(gè)測試集成塊中兩個(gè)與非門的邏輯功能。注意①TTL電路對電源電壓