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基板実装や回路設計にかんするあれこれ 基板実装や回路設計にかんするwiki記事の自分用の覚え書きです

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集積回路 歴史 SSI、MSI、LSI

SSI、MSI、LSI というのは、集積する素子の数によってICを分類定義[要出典]したもので、「MSI IC」のようにも言うものであるが、今日ではほぼ使われず、ふつう、比較的小規模のものを単にIC、比較的大規模のものを単にLSIとしている。

初期の集積回路はごくわずかなトランジスタを集積したものであった。これをSSIと呼ぶ。SSI (Small Scale Integration) は航空宇宙分野のプロジェクトで珍重され、それによって発展した。ミニットマンミサイルとアポロ計画は慣性航法用計算機として軽量のデジタルコンピュータを必要としていた。アポロ誘導コンピュータは集積回路技術を進化させるのに寄与し、ミニットマンミサイルは量産化技術の向上に寄与した。これらの計画が1960年から1963年まで生産されたICをほぼ全て買い取った。これにより製造技術が向上したために製品価格が40分の1になり、それ以外の需要が生まれてくることになった。

民生品として大量のICの需要を発生させたのは電卓だった。コンピュータ(メインフレーム)でのICの採用は、System/360では単体のトランジスタをモジュールに集積したハイブリッド集積回路(IBMはSLTと呼んだ)にとどまり、モノリシック集積回路の採用はSystem/370からであった。

次の段階のMSI (Medium Scale Integration) は1960年代終盤に[要出典]登場した。SSIに比較して価格は高いものの、より複雑なシステムを生産する際に回路基板を小さくして組み立てコストを低減するなど数々の利点が魅力となった。そのような経済的利点によりさらにLSI (Large Scale Integration) が1970年代中盤[要出典]に開発される。LSIはコンピュータのメインメモリや電卓の部品として大量生産されるようになった。

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回路設計

表面実装(ひょうめんじっそう)とは電子部品をプリント基板に実装する方法の一つ。SMT (Surface mount technology) とも呼ばれる。 また、表面実装用の部品をSMD (Surface Mount Device) と呼ぶ。

電子部品のリードをプリント基板の穴に固定する方法(スルーホール実装)に比べて、スペースを取らない。1960年代に開発され、現在では、電子回路を持つほとんどの製品で採用されている。電子部品の実装にはチップマウンター(表面実装機)と呼ばれる専用装置を使うか、極小ロット品や人件費の安い国では、人が直接ピンセットを使っておこなうこともある。

基本的には、クリームはんだ印刷機による基板上へのはんだ印刷(またはディスペンサによる部品搭載位置への接着剤塗布)を行った後にチップマウンターで部品の実装を行い、その後リフロー炉で熱を加えてはんだを溶かし、部品を基板に固定するという流れである。

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集積回路 製造工程 前工程 ウェハーテスト

ウェハー上への回路形成が完了したら、半導体試験装置を用いて回路が正常に機能するかを確認するウェハーテストを行う。半導体の動作特性は温度にも左右されるため、常温に加え高温や低温下での試験も行われる。
ウェハーテストの結果はダイにマーキングされ、後述する後工程では良品とマークされたダイのみが組み立て対象となる。

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集積回路 歴史 VLSI

もとの分類ではLSIに全て入るわけだが、1980年代に開発され始めたより大規模な集積回路を VLSI (Very Large Scale Integration) とするようになった。これにより、これまでの多数のICで作られていたコンピュータに匹敵する規模のマイクロプロセッサが製作されるようになった。1986年、最初の1MbitRAMが登場した。これは100万トランジスタを集積したものである。1994年に製造されたマイクロプロセッサは300万個以上のトランジスタが集積されている。VLSIチップはCMOS技術の設計ルールの規格化によって製造技術が広く普及した。
また、カーバー・ミードとリン・コンウェイの『超LSIシステム入門』(原題: "Introduction to VLSI Systems")によりVLSIにマッチした設計手法が提案された。

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集積回路 製造工程 後工程

前工程で良品としてマーキングされた回路をウェハーから切り出し、シートに貼り付けてパッケージに搭載する。端子との配線や樹脂で封止し、最終製品の形になる。その後、初期不良をあぶり出すバーンイン試験や製品の機能を確認するファイナルテストを経て出荷される。

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