第三讲 电子学基本知识(2)_1.ppt

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1、近代信息处理(第三讲)电子学基本知识刘树彬2011.02.282011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬2一些电子学基本知识EDA软件PCB基本概念和制板过程及需要基本概念和制板过程及需要电子器件封装一些简单而重要的高速布线规则2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬3PCB投板所需Artwork Plot电气走线Track,铜面Copper,文字Text,二维线2D-Lines,焊盘Pad,过孔Via Power/Ground plane 电源层地线层(分割层,一般为负片)Silkscreen顶层/底层丝印文字Assembly Drawing顶层/底层元器件

2、装配图Drill drawing钻孔图Solder Mask顶层/底层阻焊图(负片)SMD Paste Mask顶层/底层SMD焊膏排模(钢网,负片)NC Drill数控钻床文件D Code FileD码文件2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬4走线层:包括各走线层的走线和表层的焊盘情况2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬5分割层2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬6丝印层2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬7顶层装配图:包括顶层器件焊盘(无过孔)和丝印2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘

3、树彬8底层装配图:包括底层器件焊盘(无过孔)和丝印2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬9钻孔图:包括钻孔位置、钻孔说明和PCB定位孔尺寸标注等2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬10钻孔图2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬11阻焊层:包括表层的阻焊层情况2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬12表面贴装的电路板和钎焊形式2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬13助焊层2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬14PCB制板光绘文件nPOWERPCB生成光绘文件名用所选类型

4、英文单词字首加上对应层数字组合而成ART01.PHO 为走线第一层 SST0126.PHO为顶层丝印的第1层和第26层nALLEGRO生成光绘用所选类型英文单词简写加上对应层数字组合而成ART01.ART为走线第一层 SILKBOTM.ART为底层丝印PGP02.ART为电源/地层,该层位于PCB的第二层2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬15PCB制板光绘文件1.布线层光绘文件名为artxx.art/artxx.pho;2.分割层光绘文件名为pgpxx.art/pgpxx.pho;3.丝印层光绘文件名为silktop.art/sst0126.pho、silkbotm.a

5、rt/ssbxx29.pho;4.阻焊层光绘文件名为soldtop.art/sm0127.pho、soldbotm.art/smxx28.pho;5.助焊层光绘文件名为pasttop.art/smd0125.pho、pastbotm.art/smdxx30.pho;6.装配光绘文件名为adt.art/adt0126.pho、adb.art/adbxx29.pho;7.钻孔层光绘文件名为drill.art/dd0124.pho;8.数控钻床文件为ncdrillxx.tap(name-1-xx.drl)/drl00.drl;9.D码文件名为art_aper.txt/*.rep。(注:其中“xx”为

6、层数,根据实际情况填写)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬16生成光绘文件应注意1.注意生成光绘文件的正、负片:走线层一般采用正片大面积普通的电源层和地层一般采用负片2.注意生成光绘文件的film mirror(胶片镜像)和非镜像:对于底层的光绘文件使用胶片镜像对于顶层和中间层的光绘文件不使用胶片镜像2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬17提交制板申请时应包含:1.PCB长度、宽度、厚度2.PCB的分层数和层叠方式说明3.对于某些层上某些特殊信号的阻抗要求4.其他和制板相关的设计要求等5.全部光绘文件压缩包2011-02-28中国科学技术大学 快电

7、子实验室 刘树彬18PCB制作的新工艺n盲孔和埋孔(Blind/Buried Vias),过孔不经过部分PCB层,提高布线率要注意BB Vias不是随意两层都可以制作的,有一定的要求n埋电阻、埋电容和埋电感:在走线上直接制做串连的电阻、电容和电感,减少电阻等器件的焊盘使用,提高PCB布线率2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬192011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬20一些电子学基本知识EDA软件PCB基本概念和制板过程及需要电子器件封装电子器件封装一些简单而重要的高速布线规则2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬21三个层次的微电

8、子封装n一级封装:q用封装外壳将芯片封装成单芯片组件或多芯片组件n二级封装:q将一级封装和其他元器件一同组装到PCB或其他基板n三级封装:q将二级封装插装到母板2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬22微电子封装的层次2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬23芯片制造过程2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬24集成电路制造流程2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬25集成电路芯片设计芯片设计的目的是产生制作芯片的模板即将原理图上的元器件转变为光刻工艺所需要的模板2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室

9、刘树彬26CMOS反相器版图设计2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬27制造过程(1)SiO2SiO2热氧化Si2H2OSiO2 2H2湿氧化SiH42O2SiO2 2H2O化学气相淀积(CVD)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬28正光刻胶与负光刻胶2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬29光刻工艺图示光刻工艺图示 涂光刻胶 曝光 显影与后烘 腐蚀 腐蚀 2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬30制造过程(2)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬31制造过程(3)2011-02-28中

10、国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬32制造过程(4)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬33制造过程(5)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬34制造过程(6)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬35制造过程(7)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬36制造过程(8)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬37制造过程(9)2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬38CMOS反相器截面2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬39集成电路纵向剖面结构20

11、11-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬40完成互连后的芯片表面状态2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬412011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬42微电子封装的作用n电源分配q接通电源,减少电源损耗n信号分配q减小信号延迟,减小信号间串扰n散热通道q散发器件长期工作聚集的热量,考虑冷却方式n机械支撑q保护器件不受外力和温度变化应力破坏n环境保护q保护半导体表面状态2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬43电子器件的封装介绍n各类引脚直插式、J形脚、翼形脚、无引线(LCC等)、扁平封装I形引脚、球栅阵列(BGA)n常用

12、封装插装:TO封装、SIP、DIP、PGA表面安装:PLCC、SOJ、SOP、QFP、BGA新型CSP:COB、Flip-Chip、三维封装其它:SIMM2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬44引脚的分类2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬45各类引脚J形脚n优点:空间小、抗运输损伤n缺点:难于目检、疲劳失效风险高,体积高、不便于返修2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬46各类引脚翼形脚(L)形n优点:易于目检、适于多种焊接方式,抗疲劳寿命长、可细间距、易于布线n缺点:共面性较差、空间大,运输易损伤2011-02-28中国科学技

13、术大学 快电子实验室 刘树彬47各类引脚LCC(Leadless Ceramic Chip)n优点:空间小、焊点检测方便,运输不易损伤n缺点:易疲劳失效2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬48各类引脚扁平封装n优点:电气性能较好,抗疲劳失效较好n缺点:需成形、需特殊运输工具,衬底需开窗2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬49各类引脚I形引脚n优点:共面性好n缺点:组装工艺要求高2011-02-28中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬50各类引脚球栅阵列(BGA)n优点:空间小、有自对准功能,运输不易损伤、高I/O数n缺点:目检困难,工艺控制/返修较难,PCB走线复杂Ball Grid Array

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