《专业英语》-第2单元

第4课CP-45F/V的介绍电子组件是如何放置在电路板上的，特别是小的零散的组件，不同的大小，不同的类型等。产品的生产流程如图4-1所示。外观（各个部件的名称）如图4-2和4-3所示磁头组件CP45F/V和CP45FS的磁头组件,如图4-4所示。磁头组件是用一个模具制造出来的，该模具由6个轴单元组成。每一个轴都有自己的飞行视觉系统，采用了无接触式对准方法，确保了操作的稳定性。所有的轴间距均为30.00毫米，这样才能同时从胶带供料器上取料。下一页返回第4课CP-45F/V的介绍坐标系图4-5展示了基本的坐标系。X,Y-轴：用于指出头部、ANC、安装位置，以及板的基准标志的Z-轴：用于指出头部上喷嘴的位置，固定板的上边设置为0极坐标：指示某个元件的角度。逆时针转动标志为+，而顺时针转动标志为-。下一页上一页返回第4课CP-45F/V的介绍X-Y轴系统，如图4-6所示元件调准方法概述飞行视觉系统是一个安装在头部的视觉系统，当元件从取料位置到它的安装位置，用该系统对其进行定位。6个装在头部的CCD相机可同时识别6个头上的元件。每个头可以选择3种不同的分步数码灯,如图4-7所示。下一页上一页返回第4课CP-45F/V的介绍光路控制飞行视觉系统的光路上有一面镜子。为了避免与Z轴相撞，它在取料、识别、安装期间旋转,如图4-8所示。照明系统

飞行视觉系统为每个头提供了3种光源,如图4-9所示。侧光灯侧光灯是指从元件的侧面照亮的灯。这种灯安装在移向Z轴的照明系统上。当不使用它的时候，它就停在那儿；当某个元件被识别以后，该装置就会移过来并照亮这个元件。这种灯在球状引脚栅格阵列封装元件识别的时候，用于照亮BGA的球。同时它也可用于突出元件或者芯片的轮廓。下一页上一页返回第4课CP-45F/V的介绍外光灯外光灯是指从元件的前部发光的灯。这种灯在CCD照相机的透镜和反光镜之间。它用于照亮整个元件,而且大部分元件都使用这种灯。内光灯内光灯是指从元件的前端垂直照亮元件。它正好在CCD照相机透镜的前方，它被用在会产生大量反射光的元件上。它被用于奇形的元件，比如连接器元件。下一页上一页返回第4课CP-45F/V的介绍向上视觉单元（用于CP45FV）CP45FV的向上视觉单元能够识别常规的以及奇形的元件，如图4-10所示，而且也有一个数码灯控制器。因此，我们可以保证识别和安装的安全性和准确性。光路控制如图4-11所示，我们根据要测量的元件选择合适的光的方向从而得到最佳光照条件，如图4-11所示。图4-12展示了不同元件的最佳光路方向。下一页上一页返回第4课CP-45F/V的介绍自动喷嘴更换装置设备中装入了自动喷嘴更换装置，而且在另一个型号中，用户可以自由地从喂料器装上或者卸下喷嘴。它提供了20个喷嘴孔用于不同类型的元件，如图4-13所示ANC面板的打开/关闭速度由一个安装在气缸上的速度控制阀门控制。ANC上可安装多达20个喷嘴，每更换一个喷嘴的时间大约是0.5秒。由于ANC的喷嘴可以在任意位置安装，所以我们可以通过减小喷嘴更换的频率从而提高取料速率或者缩短安装时间。下一页上一页返回第4课CP-45F/V的介绍测板传感器在PCB输入输出的传送路径中装有5个检测传感器，如图4-14所示。各个传感器的位置和功能如下：输入传感器：检测PCB的输入从上一个流程进入当前设备。等待传感器：检测等待缓冲器里的PCB（在等待位置）。安装传感器：检测安装缓冲器里的PCB（在安装位置）。快速上片传感器：检测PCB是否已完全安装，这样才能保证在等待缓冲器里的PCB可以很快地上片。输出传感器：检测从设备出来的PCB。上一页返回第5课集成电路版图设计众所周知，集成电路是由许多有源器件和无源器件连接在一起，从而实现复杂功能的单个元件。如今它已经广泛应用在我们的生活中，例如手机、电脑、DV、电视机、公交卡等，我们的生活已经离不开它,如图5-1所示。集成电路设计和集成电路的抽象层次如图5-2和5-3所示。集成电路设计流程如图5-4所示。让我们来设计一个数字芯片。我们将跟随一个设计小组，利用一套软件工具，从构思一个数字电路开始，通过模拟测试直到最后对芯片进行实际的逻辑门布置和布线。下一页返回第5课集成电路版图设计首先，设计你的逻辑，对它进行综合，画出平面布局的草图，然后进行时序检查。电路设计者一般都采用被称为VHDL的语言来设计规模庞大的数字电路。他们利用VHDL语言来构思一个芯片，这一芯片最初只是作为由数字构成的一个数据库。接下来，这些VHDL数据文件被提交给一个计算机模拟器，来测试仍为软件形式的芯片电路。通过检查VHDL的模拟结果，我们可以把芯片设计付诸实际生产之前对电路进行调整。这可以大大节省时间和经费。电路设计者一旦完成了对逻辑电路设计的验证，就可以把VHDL编码输入到一个硅编译器或逻辑综合器。编译器把这一高层次的类似于C语言的编码转为一个文件，它包含所有需要的逻辑功能以及它们应当如何相互连接的信息。下一页上一页返回第5课集成电路版图设计在这点上，我们知道需要哪些逻辑门，还知道了它们最终应当如何相互连接。这一文件被称为网表，它将驱动你的自动版图设计工具。现在一切就绪了，我们可以开始进行版图设计了。然后，运行你的布局布线工具，并进行时序检查。重复这一过程直到你满意为止。甚至可能需要多次返回到平面布局。在这点上，你需要数字电路库。数字电路库指的是与门、或门、输入单元、输出单元以及所有的晶体管级的真实部件。你需要用这些数字电路库来完成最终的GDSII文件。最后，运行DRC和LVS来检查GDSII是否符合由逻辑综合得到的最初用来生成的GDSII的原始网表。于是你最终的芯片就完成了。下一页上一页返回第5课集成电路版图设计什么是版图版图设计技术已有了飞速的发展。随着集成电路速度的不断提高，要求版图设计者能把电路图快速、有效、精确地转变为版图，要求他们能根据日益复杂的设计工具做出明智的选择，要求他们懂得电路功能对决定版图方案会产生什么影响。目前版图设计已上升为一个受到高度重视的职业。版图设计就是将集成电路设计转移到硅片上，如图5-5所示，布局布线工具将会帮助我们。布局布线工具包含帮助你完成最终版图的从高层次到低层次的全部软件。几种类型的版图，如图5-6所示下一页上一页返回第5课集成电路版图设计版图验证——设计规则检查、电路与版图对比

在版图设计中，有许多设计规则，一个非常微小的错误就足以使你的芯片完蛋。由于一个典型的圆片制造周期需要8~12周，而且一个圆片价值数千美元，所以你希望能确保你提交给硅片的版图正确无误。为确保你的版图已符合了每一条规则，我们需要对版图进行验证。DRC（设计规则检查）：DRC程序了解有关你的工艺所有必需的东西。它将仔细检查你所布置的一切。一个DRC程序通常会把一大堆检查出的错误标记放回到你的版图中。它们是你版图中最明亮的部分，以显示出你出错的位置。下一页上一页返回第5课集成电路版图设计LVS（版图与电路图对照）：LVS扩展了设计规则检查软件，它实际能够生成真正的部件和电路。大多数人称这个过程为LVS，但实际上，这不只是版图与电路图的对照。它包括两个步骤。LVS过程的第一步是从版图中提取器件信息。LVS程序的第二步是比较，即提取一个从版图中找到的器件的网表，再从电路图中产生一个网表，然后对这两个网表进行比较。下一页上一页返回第5课集成电路版图设计匹配规则：把匹配器件相互靠近；注意周围的器件；使器件保持同一方向；保持与你的电路交流；使你布线上的寄生参数匹配；使每一样东西都对称；使器件的宽度一致；采用较大的器件。下一页上一页返回第5课集成电路版图设计版图指导——反相器版图的绘制在这个指导中，你将绘制一个反相器的版图，并进行DRC和LVS验证。使用LibraryManagey建立库，这个库包括了集成电路制造过程中所有的材料和工艺规则。执行File→New→CellView，将会出现两个窗口，一个是层选择窗口，另一个是版图编辑窗口（如图5-7、图5-8所示）在版图编辑窗口，绘制版图，如图5-9所示。设计规则检查：集成电路代工厂有一系列的工艺设计规则，DRC能检查反向器的版图是否符合这些规则。版图与电路的对比：版图与电路的对照是验证你所设计的反相器版图是否与电路图一致（如图5-10所示）。上一页返回第6课半导体的生产过程为什么当今的数字集成电路的设计不同于以前？这些将来会改变吗？第一台电子计算机、现在的电脑、第一个晶体管、当今晶体管如图6-1、图6-2、图6-3、图6-4所示电子时代电子产业的根源是真空管和在第二次世界大战之前使用的用于信号传输的硅。在第二次世界大战期间，在宾夕法尼亚大学，发明了第一台电子计算机ENIAC（电子数字积分与计算器）。威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿于1947年12月16日，在贝尔电话实验室发明了固态晶体管。20世纪50年代，半导体产业的飞速发展使新的晶体管技术被商业化，许多先驱者在美国加州北部的硅谷进行了许多开创性工作。下一页返回第6课半导体的生产过程在20世纪50年代，诞生了许多新型的晶体管技术，导致了硅时代的大发展。

60年代，工艺技术的发展开创了集成电路时代，随之产生了一批新型的芯片制造商。70年代，中等规模集成电路的出现，使行业内的竞争更加激烈，出现了微处理器，装备技术得到了较大的发展。80年代，自动化技术被引入到了硅片制造中，使生产效率和产品质量都得到了较大的提高。90年代，随着亚微米级的各种类型集成电路的量产，进入了超大规模集成电路时代。下一页上一页返回第6课半导体的生产过程电路集成第一块集成电路是由仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯和德州仪器公司的杰克·基尔比于1959年独自共同发明的，如图6-5所示。集成电路可以将大量的电子元器件集成到同一硅片上。摩尔定律：1965年，戈登·摩尔提出在一块硅片上的晶体管数大约每隔18～24个月翻一番。并预言，半导体技术的集成度每隔18个月翻一番（如图6-6所示）。下一页上一页返回第6课半导体的生产过程集成电路制造芯片（或管芯）是在一片很薄的被称为硅片或衬底的硅材料上制成的。硅片是在硅片工厂中制造的。集成电路制造的5个步骤：硅片制备：将硅提纯，并做制片准备工作。硅片制造：微型芯片在硅片加工厂制造，硅片加工厂包括供应商、受控生产商、无制造厂公司或代工厂。硅片测试：对单片芯片进行探测和电学测试，以判定是否合格装配与封装：将单个芯片包在一个保护壳内。终测：对每个封装后的集成电路进行电学测试。如图6-7所示。下一页上一页返回第6课半导体的生产过程硅片制备的流程如图6-8所示。硅片的制备如图6-9所示。硅片制造氧化氧化是在硅片上生长二氧化硅或氮化硅的过程，如图6-10所示。在二氧化硅和氮化硅生长的过程中，硅被消耗掉。二氧化硅是在氧气的氛围中，在800℃～1200℃温度下生长的。氧化可阻止氧气的扩散。下一页上一页返回第6课半导体的生产过程光刻光刻如图6-11所示。光刻的步骤：旋转涂胶软烘曝光曝光后烘显影坚膜显影检查下一页上一页返回第6课半导体的生产过程刻蚀刻蚀是将材料从硅片上去除的一种方法，包括湿法刻蚀和干法刻蚀。各向同性腐蚀剂刻蚀在每个方向的刻蚀速度一样，而各向异性腐蚀刻蚀在不同方向刻蚀速度不一样，如图6-12所示。选择比是指在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速度的比率。化学刻蚀的选择比一般比等离子体刻蚀要大。扩散和离子注入掺杂是将杂质引入硅片中以改变其电学性能，我们可以通过扩散和离子注入实现。上一页返回第7课IC封装技术引言传统的装配和封装如图7-1所示。通过了拣选测试的芯片将进行最后的装配和封装。集成电路最终装配从硅片上分离出每个合格芯片并将芯片粘贴在金属引线框架或基座上。集成电路封装将芯片封在一个保护壳内。通过了拣选测试的芯片将进行最后的装配和封装。集成电路最终装配从硅片上分离出每个合格芯片并将芯片粘贴在金属引线框架或基座上。集成电路封装将芯片封在一个保护壳内。下一页上一页返回第7课IC封装技术传统装配集成电路最终装配由4步构成：背面减薄、分片、贴片、引线键合。背面减薄减小了硅片的厚度以得到合适的尺寸。分片指把芯片从硅片上切割下来,如图7-2所示。贴片是把芯片粘贴到引线框架或基座上的物理粘贴过程。引线键合是将芯片表面的铝压点和引线框架上或基座上的电极内端进行电连接。贴片的3种方法：环氧树脂粘贴、共晶焊粘贴和玻璃焊料粘贴。一般的环氧树脂粘贴方法是将芯片通过环氧树脂粘贴到引线框架上，如图7-3所示。典型的引线框架如图7-4所示。共晶焊粘贴是在硅片背面淀积一层金，通过合金的方式将金粘贴到引线框架上，一般适用于双极集成电路，如图7-5所示。玻璃焊料是由银和悬浮在有机媒介中的玻璃颗粒组成，它将芯片直接粘贴在陶瓷上。下一页上一页返回第7课IC封装技术三种引线键合的基本方法：热压引线键合、超声键合和热超声球键合，如图7-6、图7-7、图7-8所示。热能和压力被用到热压键合中。超声键合是通过超声能和压力构成引线和压点之间楔键合的。超声球键合结合了超声能、热和压力来实现球键合的。传统封装典型的集成电路封装形式如图7-9所示。传统集成电路封装的材料有塑料封装和陶瓷封装。塑料封装使用环氧树脂聚合物，将已完成引线键合的芯片和引线框架完全包封。这种技术有许多不同类型的塑料封装。下一页上一页返回第7课IC封装技术陶瓷封装被用于要求高可靠性或者大功率的集成电路。两种典型的陶瓷封装方法有：耐熔陶瓷法（高温）（如图7-10所示），和陶瓷双列直插技术。它们都是在真空的情况下密封（防潮密封）。所有已经装配和封装的芯片都需要进行最后的电学测试，以保证集成电路的可靠性。下一页上一页返回第7课IC封装技术先进的装配和封装新型的封装设计在低成本的前提下，提供更可靠、更快、更高密度的电路。先进的封装设计包括：倒装芯片球栅阵列板上芯片卷带式自动键合多芯片模块芯片尺寸封装圆片级封装下一页上一页返回第7课IC封装技术倒装芯片封装是将芯片的有源面面向基座，将芯片和基座通过凸点技术（典型的焊料凸点）连接起来。环氧树脂被填满在凸点面阵列周围以提高可靠性,如图7-11所示。球栅阵列使用带焊料球面阵列的陶瓷或者塑料基座来连接基座和电路板，如图7-12所示。这种技术与表面贴装组件工艺集成在一起降低了成本。板上芯片是将集成电路芯片直接固定在具有其他SMT或者PIH的基座上，如图7-13所示。卷带式自动键合使用塑料带作为芯片载体。这种塑料带有很薄的铜箔被刻蚀成电极。将之前的芯片和电极从带上取走装配到电路板上，如图7-14所示。下一页上一页返回第7课IC封装技术多芯片模块是将几个芯片固定在同一个基座上。它允许更高的芯片密度,如图7-15所示。芯片尺寸封装使用接近于硅芯片相同尺寸（小于占地面积12倍的芯片）的集成电路封装。这是一种发展很快的先进封装方法，降低了成本、重量和厚度。圆片级封装是将第一级互连和封装I/O端置于划片前的硅片上的封装形式。它是通过凸点互联处理实现的。这将简化集成电路封装工艺和降低成本。圆片级封装的流程如图7-16所示。上一页返回图4-1产品生产流程返回图4-2设备外观（正面图）返回图4-3CP45基本组成以及每个部分的名称返回图4-4CP45F/V和CP45FS的

磁头组件返回图4-5设备的坐标系返回图4-6X-Y轴系统返回图