IC paketas nėra tik lusto dangtelis. Jis palaiko silicio štampą, sujungia jį su PCB, apsaugo nuo streso ir drėgmės bei padeda kontroliuoti šilumą. Pakuotės struktūra, montavimo stilius ir terminalo tipas turi įtakos dydžiui, išdėstymui ir surinkimui. Šiame straipsnyje pateikiama informacija apie IC paketų tipus, funkcijas, šiluminį srautą ir elektrinį elgesį.
IC paketo apžvalga
IC paketas laiko ir palaiko silicio štampą, kai jis prijungiamas prie spausdintinės plokštės. Jis apsaugo štampą nuo fizinio krūvio, drėgmės ir užteršimo, kuris gali turėti įtakos našumui. Paketas taip pat sukuria stabilius elektros energijos ir signalų kelius tarp lusto ir likusios grandinės. Be to, jis padeda pašalinti šilumą nuo štampo, kad prietaisas galėtų veikti saugioje temperatūroje. Dėl šių vaidmenų IC paketas turi įtakos ilgaamžiškumui, elektriniam stabilumui ir sistemos veikimui, o ne tik fizinei apsaugai.
Pagrindiniai vidiniai IC paketo elementai
• Silicio štampas - yra elektroninės grandinės, kurios atlieka pagrindinę funkciją
• Sujungimas - laidų jungtys arba iškilimai, perduodantys maitinimą ir signalus tarp štampo ir pakuotės gnybtų
• Švino rėmas arba pagrindas – palaiko štampą ir nukreipia elektros kelius į gnybtus
• Kapsuliavimas arba formos mišinys - sandarina vidines dalis ir apsaugo jas nuo fizinio ir aplinkos poveikio
Pagrindinės IC paketų šeimos
• Švino rėmo pagrindu pagaminti IC paketai – liejami plastikiniai paketai, kuriuose išoriniams laidams formuoti naudojamas metalinis švino rėmas
• Pagrindo pagrindu pagaminti IC paketai – IC paketai, pagaminti ant laminuotų arba keraminių pagrindų, kad palaikytų griežtesnį frezavimą ir didesnį kontaktų skaičių
• Plokštelių lygio ir ventiliatoriaus IC paketai – IC paketo funkcijos, suformuotos plokštelių ar skydelių lygiu, siekiant sumažinti dydį ir pagerinti integraciją
IC paketo montavimo stiliai (kiaurymė ir paviršiaus montavimas)
Per skylę IC paketai turi ilgus laidus, kurie eina per išgręžtas skylutes PCB ir yra lituojami kitoje pusėje. Šis stilius sukuria stiprų fizinį ryšį, tačiau jis užima daugiau vietos lentoje ir reikalauja didesnių išdėstymų.
Paviršiniai IC paketai sėdi tiesiai ant PCB trinkelių ir yra lituojami vietoje be skylių. Šis stilius palaiko mažesnius pakuočių dydžius, griežtesnį išdėstymą ir greitesnį surinkimą daugumoje šiuolaikinės gamybos.
IC paketo nutraukimo tipai
Kiro sparnų laidai
Kiro sparno laidai tęsiasi į išorę iš IC paketo šonų, todėl litavimo jungtys lengvai matomos išilgai kraštų. Tai palengvina tikrinimą ir lengvesnį litavimo jungčių tikrinimą.
J laidai
J-laidų kreivė į vidų po IC paketo kraštu. Kadangi litavimo jungtys yra mažiau matomos, tikrinimas yra ribotesnis, palyginti su atvirais švino stiliais.
Apatinės pagalvėlės
Apatinės pagalvėlės yra plokšti kontaktai po IC paketu, o ne išilgai šonų. Tai sumažina pėdsaką, tačiau norint užtikrinti patikimas jungtis, reikia tikslaus išdėstymo ir kontroliuojamo litavimo.
Rutuliniai masyvai
Rutuliniai masyvai naudoja litavimo rutulius po IC paketu, kad suformuotų jungtis. Tai palaiko daug jungčių mažoje erdvėje, tačiau po surinkimo jungtis sunku pamatyti.
IC paketų tipai ir funkcijos
| IC paketo tipas | Struktūra | Charakteristikos |
|---|---|---|
| DIP (dvigubas linijinis paketas) | Kiaurymė | Didesnis dydis su smeigtukais dviem eilėmis, lengviau uždėti ir valdyti |
| SOP / SOIC (mažas metmenų paketas) | Montuojamas ant paviršiaus | Kompaktiškas korpusas su laidais išilgai šonų, kad būtų lengviau nukreipti PCB |
| QFP (keturių butų paketas) | Smulkaus žingsnio SMT | Smeigtukai iš visų keturių pusių palaiko didesnį plokščios formos kaiščių skaičių |
| QFN (keturių plokščių be švino) | Bešvinis SMT | Mažas plotas su pagalvėlėmis apačioje, palaiko gerą šilumos perdavimą |
| BGA (kamuoliukų tinklelio masyvas) | Rutulinių tinklelių masyvas | Naudoja litavimo rutulius po pakuote, palaiko labai didelį jungties tankį |
IC paketo matmenys ir pėdsako sąlygos
• Korpuso ilgis ir plotis - IC paketo dydis
• Švino, trinkelės arba rutulio aikštelė - tarpai tarp elektros gnybtų
• Atstumo aukštis - tarpas tarp IC paketo ir PCB paviršiaus
• Terminio padėklo dydis – apačioje esančios atviros pagalvėlės buvimas ir dydis šilumos perdavimui
IC paketo šiluminės savybės ir šilumos srautas
IC paketo šiluminės savybės priklauso nuo to, kaip efektyviai šiluma keliauja iš silicio štampo į pakuotės struktūrą, o po to į PCB ir aplinkinį orą. Jei šiluma negali tinkamai išeiti, IC pakuotės temperatūra padidėja, o tai gali sumažinti stabilumą ir sutrumpinti eksploatavimo laiką.
Šilumos srautui įtakos turi pakuotės medžiagos, vidiniai šilumos sklaidos keliai ir tai, ar yra atviras šiluminis padėklas. PCB varis taip pat vaidina svarbų vaidmenį, nes padeda atitraukti šilumą nuo IC paketo.
Kai kurie IC paketų stiliai yra sukurti su trumpesniais ir platesniais šiluminiais keliais, leidžiančiais geriau perduoti šilumą į plokštę. Naudojant tinkamą PCB išdėstymą, šie paketai gali palaikyti didesnį galios lygį ir labiau kontroliuojamą temperatūros kilimą.
IC paketo elektrinis elgesys ir parazitinis poveikis
Kiekvienas IC paketas sukelia nedidelius nepageidaujamus elektrinius efektus, įskaitant varžą, talpą ir induktyvumą. Jie gaunami iš gnybtų, švino konstrukcijų ir vidinių jungiamųjų kelių. Šie parazitiniai efektai gali sulėtinti signalo perjungimą, padidinti triukšmą ir sumažinti galios stabilumą grandinėse su didelės spartos signalais.
IIC paketai su trumpesniais ryšio keliais ir gerai paskirstytais terminalais nuosekliau apdoroja greitus signalus ir padeda sumažinti nepageidaujamus trukdžius.
IC paketo surinkimo ir gamybos ribos
Žingsnio ir litavimo pastos spausdinimo ribos
Mažesnio žingsnio laidams ar trinkelėms reikalingas tikslus litavimo pastos spausdinimas ir tikslus išdėstymo išlyginimas. Jei tarpai yra per maži, gali susidaryti litavimo tilteliai arba jungtys gali nevisiškai sujungti.
Litavimo jungčių tikrinimo ribos
IC paketo litavimo jungtis, matomas išilgai šonų, lengviau patikrinti. Kai jungtys yra po pakuote, patikrinimas tampa ribotesnis ir gali prireikti specialių įrankių.
Apatinių paketų perdirbimo sunkumai
IC paketus su paslėptomis litavimo jungtimis sunkiau pakeisti, nes jungtys negali būti pasiekiamos tiesiogiai. Dėl to pašalinti ir pakartotinai lituoti yra sudėtingiau, palyginti su švino pakuotėmis.
IC paketo patikimumas laikui bėgant
| Veiksnys | Poveikis IC paketui |
|---|---|
| Terminis ciklas | Pakartotinis kaitinimas ir aušinimas laikui bėgant gali įtempti litavimo jungtis ir vidines jungtis |
| Lentos lankstumo įtempis | Lenkimas ar vibracija gali daryti spaudimą laidams, trinkelėms ar litavimo jungtims |
| Medžiagų neatitikimas | Skirtingos medžiagos plečiasi skirtingu greičiu, sukeldamos įtampą tarp IC paketo ir PCB |
Išvada
IC paketai turi įtakos lusto prijungimui, šilumos tvarkymui ir patikimumui laikui bėgant. Pagrindiniai skirtumai yra paketų šeimos, tvirtinimo stiliai ir galų tipai, tokie kaip kiro sparnas, J laidai, apatinės pagalvėlės ir rutuliniai masyvai. Taip pat svarbūs matmenys, parazitinis poveikis, surinkimo ribos ir ilgalaikis stresas. Aiškus kontrolinis sąrašas padeda palyginti elektros, šiluminius ir mechaninius poreikius.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kuo skiriasi IC paketas ir silicio štampas?
Silicio štampas yra lusto grandinė. IC paketas laiko, apsaugo ir sujungia štampą su PCB.
Kas yra atviras terminis padėklas IC pakuotėje?
Tai metalinė pagalvėlė po pakuote, kuri lituojant perduoda šilumą į PCB.
Ką reiškia MSL IC paketuose?
MSL (drėgmės jautrumo lygis) parodo, kaip lengvai IC paketą gali sugadinti drėgmė litavimo metu.
Kas yra IC paketo deformacija?
Warpage yra IC paketo korpuso lenkimas, dėl kurio gali atsirasti silpnos arba nelygios litavimo jungtys.
Kaip 1 smeigtukas pažymėtas ant IC pakuotės?
1 kaištis pažymėtas tašku, įpjova, įdubimu arba nupjautu kampu ant pakuotės korpuso.
Kuo skiriasi žingsnio ir PCB pėdsakų tarpai?
Žingsnis yra tarpai tarp pakuočių terminalų. Tarpai tarp PCB pėdsakų yra tarpai tarp vario pėdsakų ant PCB.