集成电路（Integrated Circuit，IC）是20世纪60年代初期发展起来的一种新型半导体器件。所谓集成电路就是把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好，成本低、便于大规模生产的特点。

集成电路有膜（薄膜、厚膜）集成电路、半导体集成电路及混合集成电路。半导体集成电路是利用半导体工艺将一些晶体管、电阻器、电容器以及连线等制作在很小的半导体材料或绝缘基片上，形成一个完整电路，封装在特制的外壳中，从壳内向壳外接出引线，半导体集成电路常用IC表示。

任何一种封装形式的集成电路，如果将其外壳小心的剖开，就可以看到管壳底座内部有一个个被隔离槽分割的小小的N形“孤岛”，这就是IC半导体硅芯片。集成电路中的晶体管、电阻器、电容器等元器件都制作在这芯片上。一般简单的IC，一个芯片至少有几十至数百个元器件，复杂的IC，一个芯片有成千上万乃至亿万个元器件。在芯片的表面是金属铝引线，通过这些引线将彼此绝缘的元件连接构成具备一定功能的电路，并通过一些细丝从有关的铝线引出，将芯片与管壳电极连接起来，从而制成使用便于插接、焊接的集成电路。

集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两类，而具体功能是数不胜数，其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模、中规模、小规模三类。其封装又有许多形式，其中“双列直插式”和“单列直插式”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC，精密产品中用贴片封装的IC等。

对于COMS型IC，特别要注意防止静电击穿，最好也不要用未接地的电烙铁焊接。使用IC也要注意其参数，如工作电压，散热等。数字IC多用+5V的工作电压，模拟IC工作电压各异。集成电路有各种型号，其命名也有一定规律。一般是由前缀、数字编号、后缀组成。前缀表示集成电路的生产厂家及类别，后缀一般用来表示集成电路的封装形式、版本代号等。常用的集成电路如小功率音频放大器LM386就因为后缀不同而有许多种。LM386N是美国国家半导体公司的产品，LM代表线性电路，N代表塑料双列直插。

集成电路型号众多，随着科学技术的发展，又有更多功能更强、集成度更高的集成电路涌现，为电子产品的生产制作带来了方便。在设计制作时，若没有专用的集成电路可以应用，就应该尽量选用应用广泛的通用集成电路，同时考虑集成电路的价格和制作的复杂度。

2.3.2.1　集成电路的分类

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。模拟集成电路用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号，如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散采样的信号，如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分为厚膜集成电路和薄膜集成电路。

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI。集成50个以下元器件的为小规模集成电路，集成50～100个元器件的为中规模集成电路，集成100～10000个元器件的为大规模集成电路，集成10000个以上元器件的称为超大规模集成电路。

集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

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（光盘）机用集成电路、录像机用集成电路、电子计算机（以下简称计算机）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。电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路，中放集成电路，伴音集成电路，彩色解码集成电路，AV/TV转换集成电路，开关电源集成电路，遥控集成电路，丽音解码集成电路，画中画处理集成电路，微处理器集成电路，存储器集成电路等。音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路、电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。

2.3.2.2　集成电路的封装

集成电路按封装外形来分，一般可分为金属壳圆形封装、单列直插式封装、扁平式封装及双列直插式封装4类，如图2-12所示。

图2-12　常见集成电路封装外形

（1）双列直插式封装（DIP）。

采用DIP（Dual In-line Package，双列直插）形式封装的集成电路芯片，如图2-12（d）所示，绝大多数中小规模集成电路（IC）用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。

DIP封装具有以下特点：

1）适合在PCB（印制电路板）上穿孔焊接，操作方便。

2）芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

（2）塑料方形扁平式封装（QFP）和塑料扁平组件式封装（PFP）。

QFP（Plastic Quad Flat Package）方式封装的芯片引脚之间距离很小，引脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应引脚的焊点。将芯片各引脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

图2-13　典型集成电路封装

PFP（Plastic Flat Package）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。常见塑料方形扁平式封装如图2-13（a）所示。

QFP/PFP封装具有以下特点：

1）采用SMD在PCB上安装布线。

2）适合高频使用。

3）操作方便，可靠性高。

4）芯片面积与封装面积之间的比值较小。

（3）插针网格阵列（PGA）封装。

PGA（Pin Grid Array）封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚的数目，可以围成2～5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

ZIF（Zero Insertion：Force，零插拔力）插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起，CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊结构生成的挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，CPU芯片即可轻松取出。PGA封装如图2-13（b）所示。

PGA封装具有以下特点：

1）插拔操作更方便，可靠性高。

2）可适应更高的频率。

（4）球栅阵列封装（BGA封装）。

随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100 MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的引脚数大于208时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数引脚数量高的芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA（Ball Grid Array）封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

BGA封装技术又可分为5大类：

1）PBGA基板：一般为2～4层有机材料构成的多层板。

2）CBGA基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（Flip Chip，FC）的安装方式。

3）FCBGA基板：硬质多层基板。

4）TBGA基板：基板为带状软质的1～2层PCB。

5）CDPBGA基板：指封装中央有方形低陷的芯片区（又称空腔区）。

BGA封装具有以下特点：

1）I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。

2）虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。

3）信号传输延迟小，适应频率大大提高。

4）组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

常见：BGA封装如图2-13（c）所示。

（5）陶瓷芯片封装（CLCC封装）。

CLCC（Ceramic Leaded Chip Carrier）封装是指带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的4个侧面引出，呈丁字形。带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM以及带有EPROM的微机电路等。此封装也称为QFJ、QFJ-G。CLCC封装如图2-13（d）所示。

（6）无引脚芯片封装（LCC封装）。

LCC（Leadless Chip Carrier）封装指陶瓷基板的4个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装，是高速和高频IC用封装，也称为陶瓷QFN或QFN-C。LCC封装如图2-13（e）所示。

（7）带引线的塑料芯片封装（PLCC封装）。

PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）是表面贴装型封装之一。引脚从封装的4个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品。美国得克萨斯仪器公司首先在64K位8KB DRAM和256K位DRAM中采用，现在已经普及用于逻辑LSI、PLD等电路。引脚中心距1.27 mm，引脚数为18～84。J形引脚不易变形，比QFP容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。PLCC与LCC（也称QFN）相似。以前，两者的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷。

PLCC封装如图2-13（f）所示。

（8）收缩型DIP（SDIP）。

SDIP（Shrink Dual In-line Package）的形状与DIP相同，但引脚中心距（1.778 mm）小于DIP（2.54 mm），因而得此称呼，引脚数为14～90，也有称为SH-DIP的。材料有陶瓷和塑料2种。

（9）单列直插式封装（SIP）

SIP（Single In-line Package）的引脚从封装一个侧面引出，排列成一条直线。当装配到印制电路板上时封装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54 mm，引脚数为2～23，多数为定制产品。封装的形状各异，也有的把形状与ZIP相同的封装称为SIP。SIP如图2-13（g）所示。

（10）小外形封装（SOP）。

SOP（Small Outline Package）封装技术由飞利浦公司开发成功，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。SOP如图2-13（h）所示。

2.3.2.3　集成电路型号命名方法

（1）我国集成电路的命名方法。

根据国家标准，集成电路的型号由以下5部分组成。

各部分表示方法的规定如表2-9～表2-12所示。

表2-9　器件类型字母表

(www.daowen.com)

表2-10　器件系列品种的表示规定

表2-11　集成器件工作温度范围字母表

表2-12　集成器件封装形式字母表

（2）集成电路型号的说明。

集成电路的品种型号繁多，至今国际上对集成电路型号的命名尚无统一标准，各生产厂家都按自己所规定的方法对集成电路进行命名。一般情况下，国外许多集成电路制造公司将自己公司名称的缩写字母或者公司的产品代号放在型号的开头，然后是器件编号、封装形式和工作温度范围。现行国家标准对集成电路型号的规定，是完全参照世界上通行的型号制定的，除第1部分和第2部分外，其后的部分则与国际通用型号一致，其功能、引出端排列和电特性均与国外同类产品一致，除国家标准的型号外，还会碰到以下形式的型号。

这类产品的电特性基本与国外同类品种代号的产品相一致，可以相互代换使用。

表2-13列出了一些国内外集成电路生产厂家和它们的产品代号。

表2-13　部分集成电路生产商及产品代号

续表

2.3.2.4　集成电路的引脚识别

半导体集成电路种类繁多，引脚的排列也有多种形式，这里主要介绍一下国家标准、部标或进口产品中常见的IC引脚的识别方法。

圆形结构的集成电路和金属壳封装的半导体三极管差不多，只不过体积大、电极引脚多。这种集成电路引脚排列方式为：从识别标记开始，沿顺时针方同依次为1、2、3，…，如图2-14（a）所示。

单列直插型集成电路的识别标记，有的用倒角，有的用凹坑。这类集成电路引脚的排列方式也是从标记开始，从左向右依次为1、2、3，…，如图2-14（b）、（c）所示。

扁平式封装的集成电路多为双列型，这种集成电路为了识别引脚，一般在端面一侧有一个类似引脚的小金属片，或者在封装表面上有一色标或凹口作为标记。其引脚排列方式是：从标记开始，沿逆时针方向依次为1、2、3，…，如图2-14（d）所示。但应注意，有少量的扁平封装集成电路的引脚是顺时针排列的。

双列直插式集成电路的识别标记多为半圆形凹口，有的用金属封装标记或凹坑标记。这类集成电路引脚排列方式也是从标记开始，沿逆时针方向依次为1、2、3，…，如图2-14（e）、（f）所示。

图2-14　常见集成电路引脚排列图

2.3.2.5　数字集成电路使用注意事项

数字集成电路在电子产品中使用得十分广泛，但因其功能及结构的特殊性，如果使用不当，极易损坏。下面介绍一下CMOS电路和TTL电路在使用中应注意的事项。

（1）CMOS集成电路使用注意事项。

1）CMOS电路的栅极与基极之间有一层绝缘的二氧化硅薄层，厚度仅为0.1～0.2μm。

由于COMS电路的输入阻抗很高，而输入电容又很小，当不太强的静电加在栅极上时，其电场强度将超过105 V/cm。这样强的电场极易造成栅极击穿，导致永久性损坏。因此防止静电对保护COMS集成电路是很重要的，要求在使用时注意以下几点。

①人体能感应出几十伏的交流电压，衣服的摩擦也会产生上千伏的静电，故尽量不要用手接触CMOS电路的引脚。

②焊接时应使用20 W内热式电烙铁，电烙铁外壳应接地。为安全起见，也可先拔下电烙铁插头，利用电烙铁余热进行焊接。焊接的时间不要超过5 s。

③长期不使用的CMOS集成电路，应用锡纸将全部引脚短路后包装存放，待使用时再拆除包装。

④更换集成电路时应先切断电源。

⑤所有不使用的输入端不能悬空，应按工作性能的要求接电源或接地。

⑥使用的仪器及工具应良好地接地。

2）电源极性不得接反，否则将会导致CMOS集成电路损坏。使用IC插座时，集成电路引脚的顺序不得插反。

3）CMOS集成电路输出端不允许短路，包括不允许对电源和对地短接。

4）在CMOS集成电路尚未接通电源时，不允许将输入信号加到电路的输入端，必须在加电源的情况下再接通外信号电源，断开时应先关断外信号电源。

5）接线时，外围元器件应尽量靠近所连引脚，引线应尽量短捷。避免使用平行的长引线，以防引入较大的分布电容形成振荡。若输入端有长引线和大电容，应在靠近CMOS集成电路输入端接入一个10 kΩ限流电阻。

6）CMOS集成电路中的VDD表示漏极电源电压极性，一般接电源的正极。VSS表示源极电源电压，一般接电源的负极。

（2）使用TTL电路时应注意的事项。

1）TTL集成电路不像CMOS集成电路那样有较宽的电流、电压范围，它的电压范围很窄，一般为4.5～5.5 V。典型值VCC=5 V，使用时VCC不得超出范围。

2）输入信号不得高于VCC，也不得低于地（GND）电位。

2.3.2.6　集成电路的检测

集成电路是由多个元器件组成的，因此不能采用简单的方法来判断其好坏，一般可用下列几种方法进行质量判定。

（1）电阻测试法。

电阻测试适用于非在路集成电路的测试，对于在路集成电路，如有必要，也可以从电路上拆下后再进行测试。

电阻测试法实际上是一个元器件的质量比较法。首先测试质量完好的单个集成电路各引脚对其接地端的阻值并做好记录，然后测试待测单个集成电路各引脚对其接地端的阻值，将测试结果进行比较，以判断被测集成电路的好坏。

这种方法一般可准确地判断集成电路质量的好坏，但应注意的是，这种比较不是阻值数值要绝对相等，而是要求变化规律相同，阻值的差异对半导体器件来说是正常的。例如，某型号集成电路阻值标准数据为2.6 kΩ、4.8kΩ、1.2 kΩ和9.6 kΩ，而被检测集成电路测得的阻值为2.8 kΩ、5.1 kΩ、1.6 kΩ和10.8 kΩ，虽然两者的阻值数值有差异，但由于变化规律是相同的，应该认为该集成电路是好的。如果测得其中某引脚阻值出现反向变化，则可怀疑该集成电路有问题。测量阻值可用万用表进行，万用表应置于R×l k档比较安全。

（2）在路电压差别法。

在路集成电路的质量判断常采用在路电压差别法。当集成电路供电端电压正常时，集成电路各引脚电压有两种情况：一是有的引脚电压数据取决于外部条件及外接元器件；二是有的引脚电压数据是由集成电路内部给出的。如果在路测得的电压与标准数据的规定有较大的差异，应首先确认外部条件及外接元器件是否正常，在排除外部条件及外接元器件有质量问题后，大多数情况下可确认集成电路已损坏。

在路电压的标准数据有两种，若图纸上只给出一种，常为静态电压，即通电后无输入信号时测得的电压值；如图纸中给出两个电压数据，则括号内的为动态输入电压，即通电后有输入信号时测得的电压值。

以上两种方法只是用来对集成电路进行测试，接下来看看集成电路查找故障的方法。

无论什么集成电路，在整机上查找故障原因确实比分立元器件电路要困难得多，但如果按下列方法查找，还是会很快查出故障原因的。

1）由于集成电路在电路中往往充当一个功能电路，了解集成电路的内部功能是非常有必要的。它可以帮助判断电路中的故障是在集成电路内部，还是由外接元器件引起的，这样有助于分析故障产生的原因。

2）电压测量判断法。对怀疑有故障的集成电路引脚电压进行测量，将测量结果与规定值或经验值进行比较，然后通过逻辑推断查出故障可能存在的部位。此后，首先对该部位的外围元器件进行检查，以确定是外接元器件和电路的故障还是集成电路本身出了故障。值得指出的是，测量电压时要细心，防止由于粗心大意造成集成电路引脚短路，使故障扩大。

3）信号检查法。使用信号源及示波器检查输入及输出信号是否符合要求。对于数字集成电路来说，主要是通过信号查清逻辑关系；对于运算放大器来说，要弄清放大特性。故障产生的部位往往在正常与不正常信号电压的两测试点之间，然后应重点检查该部位的外围元器件及电路，找出故障产生的根源。

4）对可疑的集成电路，判断是否有故障的最快办法是用同型号的好的集成电路替代试验。

5）外围电路的短路和开路也常是形成故障的原因，应用万用表逐点进行仔细的检查。

6）必要时可将集成电路从整机上拆下，用集成电路测试仪进行最终的判断。

2.3.2.7　拆除集成电路的方法

在电路检修时，往往需要从印制电路板上拆卸集成电路。由于集成电路的引脚多而密，拆卸起来很困难，拆卸不好时还会损坏集成电路及印制电路。下面介绍几种拆卸集成电路的方法。

（1）吸锡器吸锡拆卸法。

使用吸锡器拆卸集成电路是一种常用的专业方法，使用的工具为吸、焊两用电烙铁。拆卸集成电路时，只要将加热的两用烙铁头放在被拆卸集成电路引脚的焊点上，待焊点熔化后锡便会被吸入吸锡器内，待全部引脚上的焊锡吸完后，集成电路便可方便地从印制电路板上取下。无吸锡器时可采用下面的方法。

（2）专用电烙铁头拆卸法。

使用专用的电烙铁头可以对集成电路各引脚焊点同时加热，待焊点熔化后，便可从印制板下轻轻取下集成电路。

（3）空心针头拆卸法。

市场上出售的拆卸电子元件的空心针头可用来拆卸集成电路。首先选择合适的空心针头，即针头的内径能正好套住集成电路引脚。拆卸时一边用电烙铁熔化集成电路引脚上的焊点，一边用空心针头套住引脚旋转，等焊锡凝固后拔出针头，这样引脚便会和印制电路板完全分开。待各引脚按上述办法与印制电路板脱开后，集成电路便可轻易拆下。

（4）电烙铁毛刷拆卸法。

拆卸集成电路时，用电烙铁将集成电路引脚上的焊点加热熔化，趁机用小毛刷扫掉熔化的焊锡，这样便可使集成电路的引脚和印制电路板分离。待所有引脚与印制电路板分离后，便可用“一”字形螺丝刀轻轻地撬下集成电路。采用此方法时应注意扫下的焊锡，不要使其连接在印制电路板其他部位，以防形成电路短接。