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北上観光協会 きたかみ観光推進室 プロジェクトリーダー 菊池広人 都道府県 岩手県 詳細住所 〒024-0092 岩手県北上市新穀町一丁目3番地31号 E-mail info@kitakami-style.com
技を知る〜ワンポイントレッスン 9 [2010年11月19日(Fri)]
技を知る〜ワンポイントレッスン 9 〜半導体に関するレッスン〜


■パワートランジスタとは? (IT用語辞典、Wikipedia より抜粋)

トランジスタ (transistor) は増幅、またはスイッチ動作をする半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。transfer(伝達)とresistor(抵抗)を組み合わせた造語である。

増幅機能を持った半導体素子。1947年にアメリカのベル研究所で開発された。真空管に代わる電子素子として様々な機器に組み込まれている。

シリコンの板の上にトランジスタや抵抗などの素子をいくつも配置し、全体として一つの機能を持たせたものを集積回路(IC)という。
近年ではトランジスタの小型化が急速に進み、ICの集積度は指数関数的に上昇している。


■LSIとは? (IT用語辞典、Wikipedia より抜粋)

LSI (Large Scale Integration) が1970年代中盤に開発される。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。

1970年代にそれまでの初期のICから飛躍的に集積度が高まった技術や製品を区別するために生まれた呼称だが、現在では「IC」という語と同じく単に半導体集積回路一般を指す言葉として使われている。

時代が下り、集積度が10万を超えるものをVLSI、1000万を超えるものをULSIと呼んで区別した時代もあったが、21世紀に入ってからはこうした区別もほとんど使われなくなった。


■ウエーハとは? (IT用語辞典、Wikipedia より抜粋)

ウエーハ (wafer ウェイファ)は、半導体素子製造の材料である。高度に組成を管理した単結晶シリコンのような素材で作られた円柱状のインゴットを、薄くスライスした円盤状の板である。ウェーハ、ウエハー、ウエハなどさまざまに呼ばれる。

ICチップの製造に使われる半導体でできた薄い基板。
シリコン製のものが多く、これを特に「シリコンウェハ」と呼ぶ。

ウェハは、原料の物質を「インゴット」と呼ばれる直径120mmから200mm程度の円柱状に結晶成長させ、0.5mmから1.5mm程度に薄くスライスして作製した円盤で、直径5インチ(125mm)、8インチ(200mm)、12インチ(300mm)のものがよく使われる。

ICチップはウェハ上に回路パターンを焼き付けて製造される。
通常、1枚のウェハには同じチップの回路パターンが碁盤の目状にいくつも並べられ、露光やエッチングなどの処理が行なわれる。最後に長方形に切り出されたものがICチップとなる。
インゴットは太さ数mm、長さ20cm程度の種結晶と呼ばれる中心部から徐々に溶融された原料をもとに結晶を成長させ、ウェハの直径と同じ太さで長さ数10cmから1m程度の柱状の単結晶として得られる。

原料にはシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウムヒ素(GaAs)などが用いられるが、最も広く用いられているのはシリコンで、純度99.999999999%(イレブンナイン)という超高純度の多結晶シリコンを精製、使用している。

半導体技術の進歩に伴って大きな直径のウェハの作成が可能となり、現在主流の直径200mmのウェハから今後は徐々に直径300mmのウェハに移行するとされている


■製造工程 (Wikipedia より抜粋)

半導体製造は、ウエハ上に回路を形成する前工程と、そこで作られたウエハをダイに切断し、パッケージに搭載した後に最終検査を行う後工程に大きく二分される。

尚、これらの工程は一般に複数の工程専門企業がそれぞれの工場で順次行っていくものである。1社ですべての工程を行うケースはほぼなく、あったとしても非常に稀である。

一般的には、設計・ウエハ製造・表面処理・回路形成・ダイシング・基材製造・ボンディングの各工程に専業企業が存在し、デザイン・ウエハ切り出し・アンダーフィリング・検査が前記から分かれて専業化している場合、加えて各工程で使用される材料・加工にも専業メーカーが存在する。

一つの集積回路パッケージが出来上がるまでに関わるメーカーの数は少なくとも5、多いときには30社とも言われる。


■ウエハ製造 (Wikipedia より抜粋)

集積回路の母材となるウエハの原材料は、半導体の性質を持つ物質である。一般的な集積回路ではそのほとんどがシリコンであるが、高周波回路では超高速スイッチングが可能なヒ化ガリウム、低電圧で高速な回路を作りやすいゲルマニウムも利用される。

集積回路の歩留まりとコストは、ウエハの原材料である単結晶インゴットの純度の高さと結晶欠陥の数、そして直径に大きく左右される。

2007年末現在のウエハの直径は300mmに達する。インゴットのサイズを引き上げるには、従来の技術だけでは欠陥を低くする事が難しく多くのメーカーが揃って壁に突き当たった時期があった。

シリコン単結晶引き上げ装置のるつぼを超伝導磁石で囲みこみ、溶融したシリコンの対流を強力な磁場で止めることで欠陥の少ない単結晶が製造可能になった。


■前(まえ)工程とは? (Wikipedia より抜粋)

前工程は、設計者によって作られた回路のレイアウトに従ってウエハ上に集積回路を作り込む工程である。 光学技術、精密加工技術、真空技術、統計工学、プラズマ工学、無人化技術、微細繊維工学、高分子化学、コンピュータ・プログラミング、環境工学など多岐にわたる技術によって構成される。


■後(あと)工程とは? (Wikipedia より抜粋)

前工程で良品としてマーキングされた回路をウエハから切り出し、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。


■ダイシングとは? (Wikipedia より抜粋)

ダイシング(英:Dicing または Die cutting)とは、集積回路などが形成されたシリコン製ウェハーを切削し、チップ化する技術である。

ダイシング工程では、前工程で製造されたウエハをチップの形に切り離す。ダイシングには、薄い砥石を用いて切断する方法と、レーザーを用いる方法が主流である。


■ワイヤ・ボンディングとは? (Wikipedia より抜粋)

チップ上の接続端子であるボンディングパッドとパッケージ端子を細い金属の線で接続する方法。
加工の容易さと電気抵抗の低さから、材質には金やアルミニウムがよく用いられる。
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