IC pakett ei ole lihtsalt kiibile mõeldud kate. See toetab räni kiipe, ühendab selle trükkplaadiga, kaitseb pingete ja niiskuse eest ning aitab soojust kontrollida. Pakendi struktuur, paigaldusstiil ja klemmi tüüp mõjutavad suurust, paigutust ja kokkupanekut. See artikkel annab teavet IC pakendite tüüpide, omaduste, soojusvoolu ja elektrilise käitumise kohta.
IC paketi ülevaade
IC pakend hoiab ja toetab räni kiipi, ühendades selle trükkplaadiga. See kaitseb kiirvormi füüsilise pinge, niiskuse ja saastumise eest, mis võivad mõjutada jõudlust. Pakend loob ka stabiilsed elektrilised teed toite ja signaalide jaoks kiibi ja ülejäänud vooluringi vahel. Lisaks aitab see viia soojust kiibilt eemale, et seade saaks töötada ohutute temperatuuripiiride piires. Nende rollide tõttu mõjutab IC pakett vastupidavust, elektrilist stabiilsust ja süsteemi tööd, mitte ainult füüsilist kaitset.
IC paketi peamised sisemised elemendid
• Räni kiip – sisaldab elektroonilisi skeeme, mis täidavad peamist funktsiooni
• Interconnect – juhtmeühendused või künkad, mis kannavad jõudu ja signaale kiibi ja pakendi klemmide vahel
• Leadframe või substraat – toetab kiibi ja suunab elektrilised teed klemmide juurde
• Kapseldamine või vormisegu – tihendab sisemisi osi ja kaitseb neid füüsilise ning keskkonnastressi eest
Suured IC paketiperekonnad
• Pliiraamipõhised IC-pakid – vormitud plastpakendid, mis moodustavad välisjuhtmed metallist plii raamiga
• Substraadipõhised IC-paketid – IC-pakendid, mis on ehitatud laminaat- või keraamilistel aluspindadel, et toetada tihedamat marsruutimist ja suuremat tihvtide arvu
• Plaaditaseme ja fan-out IC-paketid – IC-paketi omadused, mis moodustatakse plaadi või paneeli tasandil, et vähendada suurust ja parandada integreerimist
IC pakendi paigaldusstiilid (läbi augu vs pinnakinnitus)
Läbiavade IC pakenditel on pikad juhtmed, mis läbivad trükkplaadis puuritud auke ja on teisel pool joodetud. See stiil loob tugeva füüsilise ühenduse, kuid võtab rohkem tahvliruumi ja vajab suuremaid paigutusi.
Pinnale paigaldatavad IC-pakid asuvad otse PCB-padjadel ja joodetakse kohapeal ilma augudeta. See stiil toetab väiksemaid pakendite suurusi, tihedamat paigutust ja kiiremat kokkupanekut enamikus kaasaegsetes tootmistes.
IC pakettide lõpetamise tüübid
Kajakatiiva juhid
Kajakatiiva juhtmed ulatuvad IC-korpuse külgedelt väljapoole, muutes jooteühendused servades kergesti nähtavaks. See toetab lihtsamat kontrolli ja lihtsamat jooteliite kontrolli.
J-juhtmed
J-juhtmed kõverduvad IC pakendi serva all sissepoole. Kuna jooteliited on vähem nähtavad, on kontroll piiratum kui avatud plii stiilidega.
Alumised padjad
Alumised padjad on lamedad kontaktid IC pakendi all, mitte külgedel. See vähendab jalajälje suurust, kuid nõuab täpset paigutust ja kontrollitud jootmist usaldusväärsete ühenduste tagamiseks.
Kuulisüsteemid
Kuulikomplektid kasutavad ühenduste moodustamiseks jootepalle IC pakendi all. See toetab suurt hulka ühendusi väikeses ruumis, kuid liitmeid on pärast kokkupanekut raske näha.
IC paketi tüübid ja omadused
| IC paketi tüüp | Struktuur | Omadused |
|---|---|---|
| DIP (Dual In-Line pakett) | Läbiv auk | Suurem suurus, tihvtid kahes reas, lihtsam paigutada ja käsitseda |
| SOP / SOIC (Väike ülevaade) | Pinnakinnitus | Kompaktne korpus juhtmetega külgedel lihtsamaks trükkplaadi marsruutimiseks |
| QFP (Quad Flat Package) | Peenhääleline SMT | Kõigil neljal küljel olevad tihvtid toetavad kõrgemat tihvtide arvu tasasel kujul |
| QFN (Quad Flat No-Lead) | Pliideta SMT | Väike jalajälg koos patjadega allpool, toetab head soojusülekannet |
| BGA (Pallivõrgu massiivi) | Pallivõrgu massiiv | Kasutab jootekuule pakendi all, toetab väga suurt ühendustihedust |
IC pakendi mõõtmed ja jalajälje tingimused
• Keha pikkus ja laius – IC pakendi suurus
• Lead, padja või palli pitch – elektriklemmide vahemaa
• Kauguse kõrgus – IC korpuse ja PCB pinna vahel
• Termilise padja suurus – nähtava padja olemasolu ja suurus all soojusülekandeks
IC pakendi soojusjõudlus ja soojusvoog
IC-pakendi soojusjõudlus sõltub sellest, kui tõhusalt soojus liigub räni kiibilt pakendi struktuuri ja sealt edasi trükkplaadile ning ümbritsevasse õhku. Kui soojus ei pääse korralikult välja, tõuseb IC pakendi temperatuur, mis võib vähendada stabiilsust ja lühendada tööiga.
Soojusvoogu mõjutavad pakendi materjalid, sisemised soojuse levitamise teekonnad ja see, kas avatud termopadja on olemas. PCB vask mängib samuti rolli, sest see aitab soojust IC pakendist eemale tõmmata.
Mõned IC pakendid on disainitud lühemate ja laiemate soojusteedega, mis võimaldavad paremat soojusülekannet plaadile. Õige PCB-paigutusega toetavad need paketid kõrgemat võimsustaset ja kontrollitumat temperatuuritõusu.
IC paketi elektriline käitumine ja parasiitmõjud
Iga IC pakett toob kaasa väikeseid soovimatuid elektrilisi efekte, sealhulgas takistust, mahtuvust ja induktiivsust. Need tulevad terminalidest, juhtstruktuuridest ja sisemistest ühendusteedest. Need parasiitlikud efektid võivad aeglustada signaalide lülitumist, suurendada müra ja vähendada võimsuse stabiilsust kiirete signaalidega ahelates.
IIC paketid, millel on lühemad ühendusteed ja hästi jaotatud terminalid, töötlevad kiireid signaale järjepidevamalt ja aitavad vähendada soovimatuid häireid.
IC pakendite kokkupaneku ja tootmise piirangud
Kõrguse ja jootepasta printimise piirangud
Väiksemad helikõrguse juhtmed või padjad nõuavad täpset jootepasta trükkimist ja täpset paigutust. Kui on liiga peen, võivad tekkida jootesillad või ühendused ei pruugi täielikult ühenduda.
Jooteliite kontrolli piirid
IC pakendi jooteliited, mis on külgedel nähtavad, on lihtsamini kontrollitavad. Kui liited on pakendi all, muutub kontroll piiratumaks ja võib vajada spetsiaalseid tööriistu.
Ümbertegemise raskusaste alumise lõpetamisega pakettide jaoks
IC-pakette, millel on peidetud jooteühendused, on raskemini asendatavad, sest ühendustele ei pääse otse ligi. See teeb eemaldamise ja uuesti jootmise keerulisemaks võrreldes plii pakenditega.
IC pakendi töökindlus aja jooksul
| Faktor | Mõju IC paketile |
|---|---|
| Termiline tsükkel | Korduv kuumutamine ja jahutamine võib aja jooksul jooteühendusi ja sisemisi ühendusi koormata |
| Plaadi painduvus | Painutamine või vibratsioon võib avaldada survet juhtmetele, klotsidele või jooteühendustele |
| Materjalide sobimatus | Erinevad materjalid paisuvad erineva kiirusega, tekitades pinget IC pakendi ja PCB |
Kokkuvõte
IC paketid mõjutavad, kuidas kiip ühendub, kuumusega toime tuleb ja püsib aja jooksul usaldusväärne. Peamised erinevused tulenevad pakendiperedest, kinnitusstiilidest ja lõpetustüüpidest nagu kajakatiivad, J-juhtmed, alumised padjad ja kuulikomplektid. Olulised on ka mõõtmed, parasiitmõjud, kokkupaneku piirangud ja pikaajaline pinge. Selge kontrollnimekiri aitab võrrelda elektri-, soojus- ja mehaanikavajadusi.
Korduma kippuvad küsimused [KKK]
Mis on IC-pakendil ja ränikiibil?
Räni kiip on kiibi ahel. IC pakett hoiab, kaitseb ja ühendab kiibi PCB-ga.
Mis on avatud termopadja IC pakendis?
See on metallist padja pakendi all, mis jootmisel kannab soojust PCB-sse.
Mida tähendab MSL IC pakettides?
MSL (Moisture Sensitivity Level) näitab, kui kergesti võib IC pakk niiskuse tõttu reflow jootmise ajal kahjustada.
Mis on IC pakendi kõverdus?
Kõverdumine on IC korpuse korpuse painutamine, mis võib põhjustada nõrku või ebaühtlast jooteliigest.
Kuidas märgitakse esimene pinn IC pakendil?
Pin 1 märgitakse täpi, sälgu, lohku või lõikenurgaga pakendi korpusel.
Mis on pitchi ja PCB jälje vahega?
Kõrgus on pakkide terminalide vahemaa. Trükkplaadi jälje on vaskjälgede vahel trükkplaadil.