ICs intern (bitte mit weiteren Beispielen fortsetzen)

[Stuessi]

Hallo liebe Makro- und Mikroskopiker!

Heute ist das Innenleben von Integrierten Schaltkreisen kaum mehr zu sehen, da die Chips fast nie ohne komplette Zerstörung zu öffnen sind.
Vielleicht könnte man mal einige interessante Beispiele von älteren ICs zeigen. Sicher finden sich Experten, die auch  Anregungen oder Erläuterungen hinzufügen.

Ich fange mal mit einem ca. 35 Jahre alten IC an. Es handelt sich um den 12Bit Analog-Digital Converter ADC-HX12BGC aus der COMMODORE E/A Steuerung 4270 aus dem Anfang der 1980-er Jahre.
Daten zum IC findet man hier:
http://www.datel.com/data/ads/adc-hxhz.pdf

(Makroskop Wild M7S, Ringlicht)


links oben:

(Makroskop, Ringlicht)


(Mikroskop, Auflicht)


Mitte, oben:

(Makroskop, Ringlicht)


(Mikroskop, Auflicht)


Mitte, unten:
(Makroskop, Ringlicht)


Viele Grüße,
Stuessi

[Carsten Wieczorrek]

Hallo Stuessi,

da springe ich doch mal auf den Zug auf. Ich habe heute bei der Arbeit im Schrottkasten Eproms gesehen. Die alten mit Glasfenster, die man mittels UV löschen konnten. Typ M27C2556B, I5FI, B88A0, 9614B.

Auf dem Heimweg habe ich mir den Kopf zerbrochen, wie man den Chip auf bekommt, ohne das "Herz" zu beschädigen.
Zu Hause ist mir dann ein Eprom aus der Hand auf die Fliesen gefallen. Dabei zerbrach der Ferrit-Körper.
Perfekt, wie gewollt.

Bild 1 : Planachromat 12,5, Hellfeld


Bild 2 : Planachromat 12,5, Dunkelfeld


Bild 3 : Planachromat 25, Hellfeld


Bild 4 : Planachromat 25, Dunkelfeld


Bild 5 : Planachromat 50, Hellfeld


Bild 6 : Planachromat 63, Hellfeld


Viel Spaß beim Betrachten

Carsten

[treinisch]

Hallo,

dann darf ich folgende Aufnahmen beisteuern?

Es handelt sich um ,,Bauteile" von einem Toslink-Receiver von Sharp:
(Alle Aufnahmen haben den selben Abbildungsmaßstab, hier ist die ganze Aufnahme:
http://privatfrickler.de/blick-auf-den-chip-im-toslink-empfanger-sharp-gp1fav51rk0f-hochaufgelostes-panorama/)


Ein Kondensator




Drei Transistoren

1. Normal (links) und Multiemitter (rechts)


2. Breiterer Kollektor für höheren Kollektorstrom


3. Verm. PNP mit doppelter Basiskontaktierung



Widerstände

1. In Emitterdotierung


2. In Basisdotierung



Vlg
Timm

[Klaus Wagner]

Hallo an alle Elektronik-Interessierte,

das erste Bild von Stuessi zeigt eigentlich keine Integrierte Schaltung, sondern eine Schaltung der Mikroelektronik (so zumindest die Terminologie bei meinem Arbeitgeber). Das Besondere dabei ist, dass auf eine kleine Keramikscheibe oder eine Scheibe aus Saphirglas Leiterbahnen aufgebracht sind. Etwa so wie bei gewöhnlichen Leiterplatten, nur viel kleiner und filigraner.

Dann werden Chips ohne Gehäuse -das kann man so bei den Herstellern kaufen- auf die entsprechenden Stellen geklebt. Anschließend mit Bond-Drähten aus Gold oder Aluminium die Verbindung zu den "Landepads" hergestellt. In Bild 2 sind zwei solche Bonds zu sehen. Hier wurde Golddraht verwendet. Dieser Draht ist einlagig auf eine Spule mit so ca. 1cm Durchmesser und 3cm Länge gewickelt und ist abgewickelt bis zu 1km lang. Sooo dünn ist der Draht.

Als Bondverfahren unterscheidet man Ball-Bonds und Wedge-Bonds. Hier sind Ball-Bonds zu erkennen. Dabei wird der Draht am Ende kurz in einer winzigen Flamme erhitzt. Er schmilzt dann zu einer kleinen Kugel, die dann auf die Landefläche gepresst wird. Ggf sorgt Ultraschall noch zusätzlich für Reibung, so dass es zu einer Kaltverschweissung kommt.

Und das geschieht bei kleineren Stückzahlen alles von Hand mit ausgeklügelten Manipulatoren unter dem Mikroskop. Diese Arbeit ist kein Lehrberuf. Das machen nach Einarbeitung z.B. Feinmechanikerinnen, Zahntechnikerinnen usw.

Ach ja: Bei Teilen für "fliegendes Gerät" wird von jedem Bond noch die Abziehkraft mit einer SubsubsubFederwaage geprüft. Fehlerhafte Bonds lassen sich reparieren.

Für bestimmte Hochfrequenzschaltungen (so ca 60GHz) werden mehrere Bonds nebeneinander gelegt. Im Prüffeld kann man dann durch Biegen und Entfernen einiger Bonds auf die gewünschen Eigenschaften abgleichen.

Ich denke, diese kurze Erklärung war notwendig und zeigt, wie genial  diese Fertigungsverfahren sind.

Viele Grüße
Klaus

[the_playstation]

Hallo.
Schade, daß ihr nicht beim letzten Mikrotreffen in Hamburg dabei wart. Leider konnte ich derartige Spezialschaltungen nicht ansprechen. In HiFi-Verstärkern gab / gibt es auch Hybried-ICs / Schaltungen mit Kombinationen aus SMDs, normalen Elementen und ICs. Phillips hatte früher sehr viele verschiedene verbaut (z.B. mit der Bezeichnung STK...).

Heute seltener da der Herstellungsaufwand höher ist als bei normalen ICs.

Liebe Grüße Jorrit.

[Stuessi]

... Anschließend mit Bond-Drähten aus Gold oder Aluminium die Verbindung zu den "Landepads" hergestellt. In Bild 2 sind zwei solche Bonds zu sehen. Hier wurde Golddraht verwendet. Dieser Draht ist einlagig auf eine Spule mit so ca. 1cm Durchmesser und 3cm Länge gewickelt und ist abgewickelt bis zu 1km lang. Sooo dünn ist der Draht.

Als Bondverfahren unterscheidet man Ball-Bonds und Wedge-Bonds. Hier sind Ball-Bonds zu erkennen. Dabei wird der Draht am Ende kurz in einer winzigen Flamme erhitzt. Er schmilzt dann zu einer kleinen Kugel, die dann auf die Landefläche gepresst wird. Ggf sorgt Ultraschall noch zusätzlich für Reibung, so dass es zu einer Kaltverschweissung kommt. ...

Hallo Klaus,

danke für die ausführlichen Erläuterungen.
Der Draht ist etwa 20 µm dick, wie dieses Foto zeigt. Auf dem 2. Bild ist die Kontaktstelle zu sehen.





Viele Grüße,
Stuessi

[peter-h]

Liebe IC Freunde,

besitze ich vielleicht den ältesten IC in Röhrenform ?  Die Löwe Mehrfachröhre 3NF mit 3 Trioden-Systemen, Widerständen und Kondensatoren. Die Entwicklung geht auf Dr. Siegmund Löwe und Manfred von Ardenne um 1923 zurück und wurde im Ortsempfänger OE333 verwendet.



Dieses Exemplar, noch voll funktiondfähig, habe ich einmal auf einem Flöhmarkt gefunden. Leider wußte der Verkäufer etwas von dem guten Stück und ich mußte tiefer in die Tasche greifen 

Grüße
Peter

[Carsten Wieczorrek]

Hallo,
ein Nachtrag. Wieder ein UV-Löschbarer EProm, Typ M2 7C256B, 10F1L, 96001 V. Besonders auffallend ist die etwas "erotische" Farbe. Da habe ich nicht nachgeholfen, das sah unter Auflicht tatsächlich so rot-gold aus.

Viel Spaß
Carsten

Bild 1 : Planachromat 6,3, hellfeld




Bild 2 : Planachromat 12,5, hellfeld




Bild 3 : Planachromat 25, hellfeld




Bild 4 : Planachromat 50, hellfeld




Bild 5 : Planachromat 63, hellfeld

[Stuessi]

Hallo Peter,

die Röhre 3NF ist wirklich ein bemerkenswertes Exemplar integrierter Elektronik und sicher ein Schmuckstück jeder Röhrensammlung.
Die für mich "wertvollste" Röhre stammt aus dem Kosmos Radiomann, den ich Weihnachten1952 erhielt, eine Raumladegitter-Röhre DM300, Exemplar 445.

Aber zurück zu den ICs:
Ein Demonstrationsexemplar eines 16MBit CMOS DRAMs, unter 10mm Epoxidharz, habe ich unter das Stemi gelegt:





Viele Grüße,
Stuessi

[klausLM]

Lieber Peter,
es IST die erste integrierte Schaltung der Welt. Sie wurde, wie wohl fast alle Mehrfachröhren, von Dr. Loewe und Manfred v. Ardenne entwickelt.
Die 3NF enthält 3 Trioden, 4 Widerstände und 2 Kondensatoren. Die 2NF enthält 2 Tetroden, 2 Widerstände und 1 Kondensator.
Die WG33 enthält 1 Pentode, 2 Trioden, 6 Widerstände und 3 Kondensatoren, davon eine Audion-Kombination. Dann gibt es noch die WG34 mit 1 Pentode, 1 Triode und1 Widerstands-Kondensator Kombination.
Insgesamt wurden von Loewe ca. 15 Mehrfachröhren-Typen gebaut.
Viel mehr Bauelemente waren auch sich auch nicht auf den ersten ICs.

Mehr darüber gibt es z.B. bei: www.jogis-roehrenbude.de

Gruß
Klaus

[peter-h]

Liebe IC Auflichtfreunde,

was macht man nicht alles am Sonntag  Also ein altes EPROM vom Glas befreit und einige Aufnahmen versucht.






Da konnte man noch per Hand Bits und Bytes zählen ! Stammt von ca. 1980. Als kleines Testobjekt aber reizvoll.
Viele Grüße
Peter

[Christian3000]

Hallo, liebe IC-ler,

die ICs, besonders die 27xx Eproms erinnern einen ja an die gute alte Zeit als man noch mit dem Z80 Prozessor einen Computer selbstgebaut hat!

Vor allem machen die tollen Aufnahmen Appetit auf ein gutes Auflichtmikroskop!

Ich habe vor einiger Zeit einige Testaufnahmen von einem "aufgeknackten" Keramik-IC gemacht; leider kann ich nichts über den Typ sagen, somit bleibt nur die ästhetische Seite. Wenn ich mich auch schwer tue nach den klasse bunten Aufnahmen mit meinen schwarzweissen zu kommen. Auch war die Probe etwas staubig...

Nebenbei:
Einige Tipps wie man Gehäuse aufbekommt gibt es in folgendem Bändchen, das zur Zeit als Restbestand für 8,90 EUR z.B. bei der "Akademischen Buchhandlung Woetzel" zu haben ist:
Beck, F. : "Präparationstechniken für die Fehleranalyse an integrierten Halbleiterschaltungen", 134 S., 67 Abb., 9 Tab., kart., Auflage: 1988, VCH Verlag.
Ich frage mich zwar, wie dieses Heftchen jemals 108.- DM kosten konnte, aber was soll's.

Keramikgehäuse von ICs sind oft aus 2 Hälften zusammengeklebt, die kann man durch einen eleganten Ansatz mit Drehung (Scherkraft) mit dem Seitenschneider "knacken", so daß der Deckel abspringt und das Die mit unbeschädigten Bonddrähten freiliegt. Die verbreiteteren Plastikgehäuse gehen nicht so leicht auf, man kann sie in konz. Schwefelsäure aufkochen. Das sollen bitte nur Sachkundige im Labor unter einem guten Abzug durchführen, der Vorgang ist recht gefährlich, siedende Schwefelsäure und besonders das entweichende heisse SO3 sind eine ernste Gefahr für Lunge, Haut und Augen! Und wer weiss was sonst noch an Abgasen entsteht. Es ergibt sich jedenfalls ein dicker, schwarzer Brei, vermutlich hauptsächlich Kohlenstoff, in dem der blanke Siliziumchip mit den Bonddrähtchen schwimmt. Ich persönlich empfehle für den Hausgebrauch dringend bei den Keramikgehäusen zu bleiben!

Die Aufnahmen wurden mit einem Philips SEM-515 gemacht, die angegebene Vergrößerung bezieht sich jeweils auf eine Bildgröße von ca. 18x13cm.

Viele Grüße,
Christian

Edit 1: habe die Bilder neu eingepflegt über einen anderen hoster, da sie teilw. verschwunden waren.
Edit 2: habe die Bilder nochmals neu eingepflegt

Übersicht, 10x:


Die von oben, 49x:


Die von etwas seitlicher, interessant ist die Bruchkante; 60x:


Eine Bondstelle, interessant wie rissig der Golddraht an der Knickstelle ist; 1250x:

[Mikroman]

Hallo Christian,

wunderbare, ästhetische Aufnahmen. Das Büchlein habe ich heute bestellt. Danke für den Tipp

Peter

[Stuessi]

Hallo,

eine defekte Kamera 6 MPixel Dynax habe ich von zwei meiner Enkelkinder auseinanderschrauben lassen mit der Vorgabe, den Sensor nicht zu beschädigen, denn diesen wollte ich fotografieren.

Der ausgebaute Sensor unter dem Stemi:



Dieses fast 3mm dickes nur am Rand fest geklebtes Paket Glasscheiben (IR- und AA-Filter) habe ich mit einem Messer abheben können.



Die Pixel auf dem Chip sind dann immer noch durch eine Glasscheibe geschützt.



Blick auf die Bayer-Maske:



100% Ausschnitte:





Gruß,
Stuessi