微电子电路第五版答案.docx
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微电子电路第五版答案
微电子电路第五版答案
【篇一：
微电子实验报告五】
xt>班级姓名学号
一、实验目的
1、掌握简单cpu的算术逻辑单元的实现方法；
2、进一步掌握数字电路的设计方法；
二、实验硬件、软件平台
硬件：
计算机
软件：
操作系统：
windowsxp或windows7
应用软件：
modelsim
三、实验内容及要求
1、整数算术运算（2个8位数加、减）设计；
2、位逻辑运算（2个8位二进制数与、或、非、异或）设计；
3、移位运算（8位二进制数左、右移）设计；
2、进一步掌握数字电路的设计方法；
四、实验步骤
1、打开modelsim软件，并建立相应的工程
2、在相应的工程中编写verilog语句
3、编写功能模块与测试台文件
4、对编写好的文件进行保存与编译
5、编译无误后对其进行波形仿真
五、实验仿真结果及分析
主程序代码：
modulealu（
input[2:
0]op,//[2:
0]表示3位操作
input[7:
0]a,//[7:
0]表示8位
input[7:
0]b,
outputreg[7:
0]res=0
）;
always@（oporaorb）
begin
case（op）
3b000:
res=a+b;//加
3b001:
res=a-b;//减
3b010:
res=ab;//与
3b011:
res=a|b;//或
3b100:
res=~a;//非
3b101:
res=a^b;//异或
3b110:
res=a1;//逻辑左移
3b111:
res=a1;//逻辑右移
default;
endcase
end
endmodule
测试程序代码：
`timescale1ns/100ps
`includealu.v
modulealu_tst;
reg[2:
0]op=0;
wire[7:
0]a;
wire[7:
0]b;
wire[7:
0]res;
assigna=8b0101_0101;//a的值为01010101
assignb=8b0011_1100;//b的值为00111100
always#100op=op+1;
alualu（op,a,b,res）;
endmodule
仿真结果及分析：
加减与或非异或左移右移
如图所示，将a,b设为定值01010101,00111100，op表示进行的各项操作，res表示将a,b进行各种操作后所得到的值，经检测，结果均正确。
六、实验心得
【篇二：
微电子封装必备答案】
子封装
第一章绪论
1、微电子封装技术的发展特点是什么？
发展趋势怎样？
（p8、9页）答：
特点：
（1）微电子封装向高密度和高i/o引脚数发展，引脚由四边引出向面阵排列发展。
（2）微电子封装向表面安装式封装发展，以适合表面安装技术。
（3）从陶瓷封装向塑料封装发展。
（4）从注重发展ic芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。
发展趋势：
（1）微电子封装具有的i/o引脚数将更多。
（2）微电子封装应具有更高的电性能和热性能。
（3）微电子封装将更轻、更薄、更小。
（4）微电子封装将更便于安装、使用和返修。
（5）微电子封装的可靠性会更高。
（6）微电子封装的性能价格比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。
2、微电子封装可以分为哪三个层次（级别）？
并简单说明其内容。
（p15～18页）答：
（1）一级微电子封装技术
把ic芯片封装起来，同时用芯片互连技术连接起来，成为电子元器件或组件。
（2）二级微电子封装技术
这一级封装技术实际上是组装。
将上一级各种类型的电子元器件安装到基板上。
（3）三级微电子封装技术
由二级组装的各个插板安装在一个更大的母板上构成，是一种立体组装技术。
3、微电子封装有哪些功能？
（p19页）
答：
1、电源分配2、信号分配3、散热通道4、机械支撑5、环境保护
4、芯片粘接方法分为哪几类？
粘接的介质有何不同（成分）？
。
（p12页）
答：
（1）au-si合金共熔法（共晶型）成分：
芯片背面淀积au层,基板上也要有金属化层（一般为au或pd-ag）。
（2）pb-sn合金片焊接法（点锡型）成分：
芯片背面用au层或ni层均可，基板导体除au、pd-ag外，也可用cu
（3）导电胶粘接法（点浆型）成分：
导电胶（含银而具有良好导热、导电性能的环氧树脂。
）
5、简述共晶型芯片固晶机（粘片机）主要组成部分及其功能。
答：
系统组成部分：
1机械传动系统
2运动控制系统
3图像识别（pr）系统
4气动/真空系统
5温控系统
6、和共晶型相比，点浆型芯片固晶机（粘片机）在各组成部分及其功能的主要不同在哪里？
答：
名词解释：
取晶、固晶、焊线、塑封、冲筋、点胶
第二章芯片互连技术
1、芯片互连的方法主要分为哪几类？
各有什么特点？
（p13页）
答：
（1）引线键合（wb）特点：
焊接灵活方便，焊点强度高，通常能满足70um以上芯片悍区尺寸和节距的焊接需要。
（2）载带自动焊（tab）特点：
综合性能比wb优越
（3）倒装焊（fcb）特点：
芯片面朝下，将芯片焊区与基板悍区直接相连。
2、wb的分类及特点如何？
（p23页）
答：
（1）热压焊特点：
易氧化易压伤键合力小
（2）超声焊（超声键合）特点：
与热压焊相比，可提高焊接质量，接头强度也较高；无加热，所以对芯片无影响；可根据不同需求调节能量，焊不同粗细的al丝；不产生化合物。
（3）金丝球焊特点：
最具代表性的引线键合焊接技术。
压点面积大，又无方向性,可实现微机控制下的高速自动化焊接,往往带超声功能,具有超声焊优点。
3、说明金丝球焊的主要工艺过程及其工作原理。
（p24页）
答：
工艺过程：
（1）打火烧球（efo负电子烧球）
（2）、一焊（热压超声球焊）
（3）拉弧（焊头xyz协调动作）
（4）二焊（热压超声焊）
（5）留尾丝
（6）回打火位、送丝等，开始下一个循环
工作原理：
将键合引线垂直插入毛细管劈刀的工具中，引线在电火花作用下受热成液态，由于表面张力作用而形成球状,在摄像和精密控制下,劈刀下降使球接触晶片键合区,对球加压,使球和焊盘金属形成冶金结合完成第一点焊接过程,然后劈刀提起,沿着预定的轨道移动，称作弧形走线,到达第二个键合点时，利用压力和超声能量形成月牙式第二个焊点,劈刀垂直运动截断丝尾部。
这样完成两次焊接和一个弧线循环。
4、说明铝丝焊（超声焊）的主要工艺过程及其工作原理。
（p24页）
答：
工艺过程：
（1）楔运动到待键合位置
（2）施加超声波，键合第一个焊点
（3）键合第一个焊点后，楔头抬起
（4）准备键合第二个焊点
（5）键合第二个焊点
（6）去除尾丝
工作原理：
在常温下，利用超声波（us）发生器产生的能量，通过磁致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动，经变幅杆传给劈刀；同时在劈刀上施加一定压力，劈刀在两种力作用下带动al丝在被焊焊区的金属化层（如al膜）上迅速摩擦，使al和al膜表面产生塑性变形，同时破坏氧化层，使al丝和al膜达到原子间的“键合”，形成牢固焊接。
5、tab技术的关键材料包括哪三部分材料？
（p29页）
答：
（1）基带材料
（2）tab的金属材料（3）芯片凸点的金属材料
6、tab的关键技术包括哪三部分技术？
（p30页）
答：
（1）芯片凸点的制作技术；
（2）tab载带的制作技术；
（3）载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和载带外引线的焊接技术。
7、ilb或olb的方法主要有哪两种？
答：
热压焊法和热压再流焊法
8、说明倒装焊的特点和优点（p44页）
答：
特点：
fcb是芯片与基板直接安装互连的一种方法，芯片面朝下。
优点：
1）芯片面朝下，连线短，互连产生的杂散电容、互连电阻和电感均比wb和tab小得多，因此适于高频、高速的电子产品应用。
2）fcb芯片安装互连占的基板面积小，因而芯片安装密度高。
fcb的芯片焊区可面阵布局,更适于高i/o数的芯片使用。
3）芯片的安装、互连同时完成，简化了安装互连工艺,快速、省时，适于使用先进的smt进行工业化大批量生产。
9、芯片凸点的多层金属化系统有哪三层，各层的主要作用是什么？
（p46页）
答：
（1）粘附层金属:
粘附作用；数十纳米厚的cr、ti、ni层。
（2）阻挡层金属:
防止凸点金属越过粘附层与al焊区形成脆性中间金属化合物;数十至数百纳米厚的pt、w、pd、mo、cu、ni层。
（3）凸点金属:
导电；au、cu、ni、pb-sn、in等。
10、芯片凸点的制作方法主要有哪些？
（p46页）
答：
1.蒸发/溅射凸点制作法
2.电镀凸点制作法
3.化学镀凸点制作法
4.打球（钉头）凸点制作法
5.置球及模板印刷制作焊料凸点的工艺方法
6.放球法制作焊料凸点的工艺方法
7.激光凸点制作法
8.移置凸点制作法
9.柔性凸点制作法
10.叠层凸点制作法
11.喷射pb-sn焊料凸点制作法
11、说明各向异性导电胶的焊区互连原理，并画图示意。
答：
玻璃上芯片（cog）技术的原理为：
先在基板上涂覆各向异性导电胶薄膜（acaf），将带有凸点的ic芯片与基板上的金属焊区对位后，在芯片上加压并进行aca固化，导电粒子挤压在凸点与焊区之间，上下接触而导电。
原理如图所示。
12、解释c4的含义及主要优点。
（p61页）
答：
俗称再流焊接发，专对各类pn-sn焊料凸点进行再流焊接。
优点：
（1）具有一般凸点芯片fcb的优点，另外它的凸点还可整个芯片面阵分布，再流时能够弥补基板的凹凸不平或扭曲等。
因此，不但可与光滑平整的陶瓷/si基板金属焊区互连，还能与pwb上的金属焊区互连。
（2）c4的芯片凸点使用高熔点的焊料，而pwb上的焊区使用低熔点的常规焊料，倒装焊再流时，c4凸点不变形，只有低熔点的焊料熔化，这就可以弥补pwb基板的缺陷产生的焊接不均匀问题。
（3）可使光电器件封装中的波导和光纤连接自对准精度达到预定要求。
第三章插装元器件的封装技术
1、插装元器件按封装材料分为哪些类？
（p80页）
答：
（1）金属封装
（2）陶瓷封装（3）塑料封装
2、插装元器件按外形结构分为哪些类？
（p80页）
答：
圆柱形外壳封装（to）、矩形单列直插式封装（sip）、双列直插式封装（dip）、针栅阵
列封装（pga）
3、画框图表示pdip的制造和封装工艺流程（p85页）
装架——引线焊接——塑封——开模——去毛刺——切筋——打弯——成形——固化——检验——分色包装
4、说明陶瓷熔封cdip的主要工艺过程（p84页）
5、比较pga和bga的关键不同点（p86页）
答：
pga是面阵引脚结构，而bga是焊球阵列结构
6、金属外壳封装的常用封帽工艺有哪两种？
（p92页）
答：
熔焊封接法、焊料封接法
7、画框图表示led的制造和封装工艺流程，并说明所采用的主要设备
答：
芯片检验——扩片——点胶——备胶——手工刺片——自动焊装——烧结——压焊——点胶封装——灌胶封装——压膜封装——固化——后固化——切筋和划片——测试——包装
第四章表面安装元器件的封装技术
1、与通孔安装（tht）元器件相比，表面安装元器件（smd）有何优缺点？
（p97页）答：
（1）smd体积小、重量轻,所占基板面积小,因而组装密度高
（2）与dip相比，具有优异的电性能
（3）适合自动化生产
（4）降低生产成本
（5）能提高可靠性
（6）更有利于环境保护
2、比较sot、sop、qfp、plcc的引脚布局的差别？
（p99页）
答：
（1）（几个引脚）
芝麻管形、圆柱形、sot形：
主要封装二极管、三极管，有2∽4个引脚；
（2）（几十个引脚，两边引脚）
sop（soj）形：
引脚两边引出,封装数十个i/o引脚的中、小规模ic及少数lsi芯片，节距多为1.27mm和0.65mm等；
（3）（几百个引脚，四边引脚）
pqfp形：
四边引脚，主要封装i/o数为40∽304的lsi和vlsi，节距1.27、0.8、0.65、0.5、0.4、0.3mm；
plcc形：
为四边引脚，塑封，j引脚，封装i/o数为16∽124的ic，节距：
1.27mm；lccc形：
为四边引脚，陶瓷封，无引脚，封装i/o数为16∽256的ic，节距：
1.0、0.8、0.65mm；
（4）（几千个引脚，底面引脚）
bga/csp：
基底底面面阵凸点引脚，封装数百乃至数千i/o引脚数的ic，节距1.27、1.0、0.8、0.5mm；
（5）裸芯片直接芯片安装（dca）：
如cob、tab、fcb等，节距可小于0.2mm。
3、和表面安装元器件相比，为什么塑封插装件的封装过程没有开裂问题？
（p116页）答：
塑料封装尽管存在普遍的吸潮问题，但并不会引起塑封外壳的开裂问题，因为湿汽压很低，产生的机械应力不足以破坏外壳。
对于表面安装器件（smd）则不然,由于smd的焊接无论是再流焊（大都采用）还是波峰焊,所有的smd整体都要经历215∽240℃的高温过程。
若这时塑封壳体充满湿气,焊接时,水汽就会急剧膨胀，聚集形成较大的水汽压,从而可能出现塑封开裂现象。
4、塑料封装吸潮的危害及解决办法？
（p115页）
答：
吸潮实效；
解决方法：
1.从封装结构的改进上增强抗开裂的能力
2.对塑封器件进行适宜的烘烤是防止焊接开裂
3.合适的包装和良好的贮存条件是控制塑封器件吸潮的必要手段
第五章bga和csp的封装技术
1、什么是bga？
bga有何特点？
（p121页）
答：
bga（ballgridarray）即“焊球阵列”。
它是在基板的下面按阵列方式引出球形引脚,在基板上面装配lsi芯片（有的bga引脚端与芯片在基板同一面）,是lsi芯片用的一种表面安装型封装。
特点：
（1）失效少
（2）节距大（3）封装密（4）共面性好（5）引脚牢（6）电性好（7）自对准
（8）散热好（9）bga也适合mcm的封装,有利于实现mcm的高密度、高性能
2、按照基板可将bga分为哪几类？
其中裸芯片与基板之间各采用什么主要的微互连方法？
（p121页）
答：
1）pbga（塑封bga）方法：
焊球做在pwb基板上，在芯片粘接和wb后模塑。
采用的焊球材料为共晶或准共晶pb-sn合金。
焊球的封装体的连接不需要另外的焊料。
2）cbga（陶瓷bga）方法：
采用双焊料结构,用10%sn-90%pb高温焊料制作芯片上的焊球,用低熔点共晶焊料63%sn-37%pb制作封装体的焊球。
此方法也称为焊球连接（sbc）工艺。
3）ccga（陶瓷焊柱阵列）方法：
ccga是cbga的扩展。
它采用10%sn-90%pb焊柱代替焊球。
焊柱较之焊球可降低封装部件和pwb连接时的应力。
4）tbga（载带bga）方法：
tbga封装是载带自动焊接技术的延伸，利用tab实现芯片的连接。
ilb与tab一样，olb改为bga。
5）fcbga（倒装芯片bga）方法：
fcbga通过fc实现芯片与bga基板的连接。
6）ebga（带散热器bga）方法：
ebga与pbga相比较，pbga一般是芯片正装，而ebga是芯片倒装，芯片背面连接散热器，因此耗散功率大。
采用多层封装基板、三维立体布线、布线短，电性能好。
7）mbga（金属bga）特点：
多芯片、层叠式、封装体积小
3、csp有何特点？
（p131页）
答：
体积小、可容纳的引脚多、电性能良好、散热性能优良
4、bga、csp与pwb进行焊球连接的主要缺陷有哪些？
（p146页）
答：
桥连、连接不充分、空洞、断开、浸润性差、形成焊料小球、误对准
实验部分
了解金丝球焊机的工作原理、组成部分、主要操作步骤
理解名词：
烧球、超声焊接，一焊和二焊、一线和二线、焊接准备位、焊接位、线夹、劈刀、焊接压力、超声时间和功率、换能器、送丝、过片。
1、固晶：
将芯片固定在外壳底座中心，常用au-sb合金（对pnp管）共熔或者导电胶粘接固化法使晶体管的接地极与底座间形成良好的欧姆接触；对ic芯片，还可以采用环氧树脂粘接固化法；（引脚与金属壳的隔离：
玻璃）
2、焊线：
在芯片的焊区与接线柱间用热压焊机或超声焊机用au丝或al丝连接起来；接着将焊好内引线的底座移至干燥箱中操作，并通以惰性气体或n2保护芯片；
3、封装：
最后将管帽套在底座周围的凸缘上，利用电阻熔焊法或环形平行缝焊法将管帽与底座边缘焊牢，达到密封要求。
4塑封：
是由涂有热熔胶的聚脂膜,通过过胶机的加工将被封物品粘合在塑料膜之内
5冲筋：
建筑装饰时，墙面抹灰面积大，一般在抹灰前用砂浆在墙上按一定间距做出小灰饼
【篇三：
微电子学概论复习题及答案（详细版）】
>第一章绪论
1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2．集成电路分类情况如何？
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双极型?
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pmos?
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单片集成电路?
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nmos?
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mos型
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cmos?
按结构分类?
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bimos?
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bimos型?
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bicmos?
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厚膜混合集成电路?
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混合集成电路?
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薄膜混合集成电路?
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ssi?
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msi?
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集成电路?
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lsi?
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按规模分类?
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vlsi?
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ulsi?
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gsi?
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组合逻辑电路?
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数字电路?
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时序逻辑电路?
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线性电路?
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按功能分类模拟电路?
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非线性电路?
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数字模拟混合电路?
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按应用领域分类?
3．微电子学的特点是什么？
微电子学：
电子学的一门分支学科
微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。
微电子学中的空间尺度通常是以微米（m,1m＝10－6m）和纳米（nm,1nm=10-9m）为单位的。
微电子学是信息领域的重要基础学科
微电子学是一门综合性很强的边缘学科
涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号
处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科
微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向
微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统（mems）、生物芯片等
4．列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。
集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。
5．用你自己的话解释微电子学、集成电路的概念。
集成电路（integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件。
采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
6．简单叙述微电子学对人类社会的作用。
可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
随着微电子的发展，器件的特征尺寸越来越小
第二章半导体物理和器件物理基础
1．什么是半导体？
特点、常用半导体材料
什么是半导体？
金属：
电导率106～104（w?
cm-1），不含禁带；
半导体：
电导率104~10-10（w?
cm-1），含禁带；
绝缘体：
电导率10-10（w?
cm-1），禁带较宽；
半导体的特点：
（1）电导率随温度上升而指数上升；
（2）杂质的种类和数量决定其电导率；
（3）可以实现非均匀掺杂；
（4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率；
硅：
地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。
硅（原子序数14）的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子）决定。
每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。
化合物半导体：
iii族元素和v族构成的iii-v族化合物，如，gaas（砷化镓），insb（锑化铟），gap（磷化镓），inp（磷化铟）等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。
2.掺杂、施主/受主、p型/n型半导体（课件）
掺杂：
电子摆脱共价键所需的能量，在一般情况下，是靠晶体内部原子本身的热运动提供的。
常温下，硅里面由于热运动激发价健上电子而产生的电子和空穴很少，它们对硅的导电性的影响是十分微小的。
室温下半导体的导电性主要由掺入半导体中的微量的杂质（简称掺杂）来决定，这是半导体能够制造各种器件的重要原因。
施主：
donor，掺入半导体的杂质原子向半导体中
提供导电的电子，并成为带正电的离子。
如
si中掺的p和as（最外层有5个价电子）
受主：
acceptor，掺入半导体的杂质原子向半导体中
提供导电的空穴，并成为带负电的离子。
如
si中掺的b（硼）（最外层只有3个价电子）
n型半导体：
n大于p（如在硅中掺入五价杂质）
p型半导体：
p大于n（如在硅中掺入三价杂质）
3.能带、导带、价带、禁带（课件）
半导体晶体中的电子的能量既不像自由电子哪样连续，也不象孤立原子哪样是一个个分立的能级，而是形成能带，每一带内包含了大量的，能量很近的能级。
能带之间的间隙叫禁带，一个能带到另一个能带之间的能量差称为禁带宽度。
价带：
0k条件下被电子填充的能量最高的能带
导带：
0k条件下未被电子填充的能量最低的能带
禁带：
导带底与价带顶之间能带
带隙：
导带底与价带顶之间的能量差
4.半导体中的载流子、迁移率（课件）
空位（空穴）均被视为载流子。
通常n型半导体中指自由电子，p在电场作用下能作定向运动，形成电流。
迁移率：
单位电场作用下载流子获得平均速度，反映了载流子在电场作用下输运能力
5.pn结，为什么会单向导电，正向特性、反向特性，pn结击穿有几种（课件）
pn结：
在一块半导体材料中，如果一部分是n型区，一部分是p型区，在n型区和p型区的交界面处就形成了pn结
载流子漂移（电流）和扩散（电流）过程保持平衡（相等），形成自建场和自建势在pn结上外加一电压，如果p型一边接正极，n型一边接负极，电流便从p型一边流向n型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，甚至消失，电流可以顺利通过。
如果n型一边接外加电压的正极，p型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。
这就是pn结的单向导性。
正向特性：
正向偏置时，扩散大于漂移，称为pn结的正向注入效应。
反向特性：
反向偏置时，漂移大于扩散,pn结的反向抽取作用。
击穿：
pn结反偏时，电流很小，但当电压超过临界电压时，电流会突然增大。
这一临界电压称为pn结的击穿电压。
pn结的正向
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