Az IC csomag nem csupán egy chip fedése. Támogatja a szilícium lemezt, csatlakoztatja a PCB-hez, védi a feszültségtől és nedvességtől, valamint segít a hő szabályozásában. A csomag szerkezete, a rögzítési stílus és a termináltípus befolyásolja a méretet, elrendezést és összeszerelést. Ez a cikk információkat nyújt az IC csomagtípusokról, jellemzőkről, hőáramlásról és elektromos viselkedésről.
IC csomag áttekintése
Egy IC csomag tartja és támogatja a szilícium szerszámot, miközben azt a nyomtatott áramköri laphoz csatlakoztatja. Megvédi a szerszámot a fizikai terheléstől, nedvességtől és szennyeződéstől, amelyek befolyásolhatják a teljesítményt. A csomag stabil elektromos útvonalakat is létrehoz az áramellátás és jelek számára a chip és az áramkör többi része között. Emellett segít eltávolítani a hőt a szerszámról, így az eszköz biztonságos hőmérsékleti korlátokon belül működhet. Ezek miatt az IC csomag nemcsak a fizikai védelmet, hanem a tartósságot, elektromos stabilitást és a rendszer működését is befolyásolja.
Egy IC csomag fő belső elemei
• Szilícium szerszám – tartalmazza azokat az elektronikus áramköröket, amelyek a fő funkciót látják el
• Interconnect – vezetékkötések vagy dudorok, amelyek áramot és jeleket szállítanak a chipp és a csomag csatlakozói között
• Leadframe vagy aljzat – támogatja a szerszámot, és elektromos útvonalakat vezet a terminálokhoz
• Zárolás vagy forma vegyület – zárja a belső részeket, és megvédi azokat a fizikai és környezeti terheléstől
Főbb IC csomagcsaládok
• Leadframe alapú IC csomagok – Formált műanyag csomagok, amelyek fém ólomvázat használnak a külső vezetékek kialakításához
• Aljzatalapú IC csomagok – IC csomagok, amelyek laminált vagy kerámia alapanyagokra épülnek, hogy támogassanak a szorosabb útvonalat és a magasabb tűszámot
• Wafer-szintű és fan-out IC csomagok – IC csomag funkciók a wafer vagy panel szintjén alakulnak ki a méret csökkentése és az integráció javítása érdekében
IC csomag rögzítési stílusok (átmenő lyukas vs felületi szerelvény)
A átmenő IC csomagok hosszú vezetékekkel rendelkeznek, amelyek átmennek a PCB-ben fúrt lyukakon, és a másik oldalon forrasztva vannak. Ez a stílus erős fizikai kapcsolatot teremt, de több helyet foglal el a táblákon, és nagyobb elrendezésekre van szükség.
A felületre szerelt IC csomagok közvetlenül a PCB padokon helyezkednek el, és lyukak nélkül forrasztva helyezkednek el. Ez a stílus támogatja a kisebb csomagméreteket, a szorosabb elhelyezést és a gyorsabb összeszerelést a legtöbb modern gyártásban.
IC csomag lezárási típusok
Sirályszárnyú vezetések
A sirályszárny-vezetékek az IC csomag oldalairól kifelé nyúlnak, így a forrasztási csatlakozók könnyen láthatóak a széleken. Ez támogatja az egyszerűbb ellenőrzést és a forrasztócsatlakozások egyszerűbb ellenőrzését.
J-vezetők
A J-vezetők befelé görbülnek az IC csomag széle alatt. Mivel a forrasztási kötések kevésbé láthatóak, az ellenőrzés korlátozottabb, mint a kitett ólomtípusoknál.
Alsó párnák
Az alsó párnák lapos érintkezők az IC csomag alatt, nem pedig az oldalak mentén. Ez csökkenti a lábnyom méretét, de pontos elhelyezést és szabályozott forrasztást igényel a megbízható kötések érdekében.
Golyós Tömbök
A golyós tömbök forrasztógolyókat használnak az IC csomag alatt a csatlakozások kialakításához. Ez sok csatlakozást támogat egy kis térben, de a csatlakozások összeszerelés után nehezen láthatóak.
IC csomagtípusok és jellemzők
| IC csomag típus | Szerkezet | Jellemzők |
|---|---|---|
| DIP (Dual In-Line csomag) | Átvezető lyuk | Nagyobb méret, két sorban lévő tűk, könnyebb elhelyezni és kezelni |
| SOP / SOIC (Kis vázlatcsomag) | Felületi szerelvény | Kompakt test vezetékekkel az oldalak mentén, így könnyebb a PCB útvonalak |
| QFP (Quad Flat Package) | Finom hangmagasságú SMT | A négy oldalon lévő tűk magasabb tűszámot támogatnak lapos formában |
| QFN (Quad Flat No-Lead) | Ólommentes SMT | Kis lábnyom, alatta párnákkal, jó hőátadást támogat |
| BGA (Labda rács tömb) | Labda rács tömb | Forrasztógolyókat használ a csomag alatt, nagyon nagy csatlakozási sűrűséget támogat |
IC csomag méretei és lábnyom feltételei
• Testhossz és szélesség – az IC csomag mérete
• Lead, pad, vagy ball pitch – az elektromos terminálok közötti távolság
• Távmagasság – a rés az IC csomag és a PCB felülete között
• Hőpadméret – a kitett párna jelenléte és mérete alatta a hőátadáshoz
IC csomag hőteljesítménye és hőáramlása
Az IC csomagban a hőteljesítmény attól függ, mennyire hatékonyan jut a hő a szilícium szerszámból a csomagolás szerkezetébe, majd a PCB-be és a környező levegőbe. Ha a hő nem tud megfelelően távozni, az IC csomag hőmérséklete emelkedik, ami csökkentheti a stabilitást és lerövidítheti az üzemidőt.
A hőáramlást befolyásolják a csomagolás anyagai, a belső hőeloszlási útvonalak, valamint az, hogy elérhető-e egy kitett hőpárna. A PCB réz is szerepet játszik, mert segít elvonni a hőt az IC csomagolásból.
Néhány IC csomag stílus rövidebb és szélesebb hőútokkal rendelkezik, így jobb hőátadás a lapba kerül. A megfelelő PCB elrendezéssel ezek a csomagok magasabb teljesítményt és szabályozottabb hőmérséklet-emelkedést is támogatnak.
IC csomag elektromos viselkedése és parazita hatásai
Minden IC csomag apró, nem kívánt elektromos hatásokat hoz, például ellenállást, kapacitást és induktanciát. Ezek a terminálokból, vezető szerkezetekből és belső összeköttetési útvonalakból származnak. Ezek a parazita hatások lassíthatják a jelváltást, növelhetik a zajt, és csökkenthetik az energiastabilitást a nagy sebességű jelekkel rendelkező áramkörökben.
Az IIC csomagok rövidebb csatlakozási útvonalakkal és jól elosztott terminálokkal egyenletesebben kezelik a gyors jeleket, és segítenek csökkenteni a nem kívánt interferenciákat.
IC csomag összeszerelési és gyártási korlátok
Pitch és forrasztás nyomtatási korlátok
A kisebb hangmagasságú vezetők vagy párnák pontos forrasztás nyomtatást és pontos elhelyezési beállítást igényelnek. Ha túl vékony a távolság, forrasztható hidak keletkezhetnek, vagy a csatlakozások nem csatlakoznak teljesen.
Forrasztási Ízületellenőrzési Határok
Az IC csomag forrasztós kötései, amelyek az oldalakon láthatóak, könnyebben ellenőrizhetők. Ha a csomagolás alatt a csatlakozók vannak, az ellenőrzés korlátozottabbá válik, és speciális szerszámokat igényelhet.
Újradolgozás nehézsége alulról lezárt csomagok esetén
Az IC csomagok rejtett forrasztási kapcsolatokkal nehezebben pótolhatók, mert a csatlakozásokhoz nem lehet közvetlenül hozzáférni. Ez nehezebbé teszi az eltávolítást és újraforrasztást az ólommal ellátott csomagokhoz képest.
IC csomagok megbízhatósága idővel
| Tényező | Hatás az IC csomagra |
|---|---|
| Hőciklus | Az ismétlődő fűtés és hűtés idővel megterhelheti a forrasztócsatlakozásokat és a belső csatlakozásokat |
| A deszka hajlékony feszültség | A hajlítás vagy rezgés nyomást gyakorolhat a vezetékekre, párnákra vagy forrasztócsatlakozásokra |
| Anyagi eltérés | A különböző anyagok különböző sebességgel tágulnak, feszültséget okozva az IC csomag és a PCB |
Összegzés
Az IC csomagok befolyásolják, hogyan csatlakozik a chip, hogyan kezeli a hőt és hogyan marad megbízható idővel. A főbb különbségek a csomagcsaládokból, rögzítési stílusokból és a lezárási típusokból erednek, mint például sirályszárnyú, J-vezetékek, alsó párnák és golyósorok. A méretek, parazita hatások, az összeszerelési korlátok és a hosszú távú feszültség is számít. Egy világos ellenőrzőlista segít összehasonlítani az elektromos, hő- és gépészeti igényeket.
Gyakran Ismételt Kérdések [GYIK]
Mi a különbség egy IC csomag és a szilícium szerszám között?
A szilícium chip a chip áramkör. Az IC csomag tartja, védi és csatlakoztatja a chipet a PCB-vel.
Mi az a látható hőpadja egy IC csomagban?
Ez egy fém párna a csomagolás alatt, amely forrasztás esetén átadja a hőt a PCB-be.
Mit jelent az MSL IC csomagokban?
Az MSL (Moisture Sensitivity Level) azt mutatja, milyen könnyen károsítható egy IC csomag a nedvességtől a reflow forrasztás során.
Mi az IC csomag torzítása?
A deformáció az IC csomag testének hajlítása, ami gyenge vagy egyenetlen forrasztási kötéseket okozhat.
Hogyan van jelölve az 1-es tű egy IC csomagon?
Az 1-es tűt egy ponttal, bevágással, gödrödörrel vagy egy vágott sarokkal jelölik a csomag testén.
Mi a különbség a pitch és a PCB trace spacing között?
A hangmagasság a csomagterminálok közötti távolság. A PCB trace spacing a PCB-n lévő réznyomok közötti távolság.