IC paket nije samo poklopac za čip. Podržava silikonsku matricu, povezuje je sa PCB-om, štiti je od stresa i vlage i pomaže u kontroli toplote. Struktura paketa, stil montaže i tip terminala utiču na veličinu, raspored i montažu. Ovaj članak daje informacije o vrstama IC paketa, karakteristikama, toplotnom protoku i električnom ponašanju.
KSNUMKS. Pregled IC paketa
IC paket drži i podržava silikonsku matricu dok ga povezuje sa štampanom pločom. Štiti matricu od fizičkog stresa, vlage i kontaminacije koja bi mogla uticati na performanse. Paket takođe stvara stabilne električne puteve za napajanje i signale između čipa i ostatka kola. Pored toga, pomaže da se toplota udalji od matrice, tako da uređaj može da radi u bezbednim temperaturnim granicama. Zbog ovih uloga, IC paket utiče na trajnost, električnu stabilnost i rad sistema, a ne samo na fizičku zaštitu.
KSNUMKS. Glavni unutrašnji elementi IC paketa
• Silicon die - sadrži elektronska kola koja obavljaju glavnu funkciju
• Interkonekcija - žičane veze ili izbočine koje prenose snagu i signale između matrice i paketa terminala
• Olovni okvir ili podloga - podržava matricu i usmerava električne puteve do terminala
• Inkapsulacija ili jedinjenje kalupa - zaptiva unutrašnje delove i štiti ih od fizičkog i ekološkog stresa
Glavne porodice IC paketa
• IC paketi na bazi olova - Oblikovani plastični paketi koji koriste metalni olovni okvir za formiranje spoljnih vodova
• IC paketi na bazi podloge - IC paketi izgrađeni na laminiranim ili keramičkim podlogama kako bi podržali čvršće rutiranje i veći broj pinova
• IC paketi na nivou vafla i fan-out - karakteristike IC paketa formirane na nivou pločice ili panela kako bi se smanjila veličina i poboljšala integracija
Stilovi montaže IC paketa (kroz rupu u odnosu na površinsku montažu)
IC paketi kroz rupe imaju dugačke vodove koji prolaze kroz izbušene rupe u PCB-u i lemljeni su na drugoj strani. Ovaj stil stvara jaku fizičku vezu, ali zauzima više prostora na ploči i treba veće rasporede.
Površinski montažni IC paketi sede direktno na PCB jastučićima i zalemljeni su na mestu bez rupa. Ovaj stil podržava manje veličine pakovanja, čvršći plasman, i brža montaža u većini moderne proizvodnje.
KSNUMKS. IC Package Raskid Vrste
Galeb-krilo vodi
Galeb-krilo vodi proširiti spolja od strane IC paketa, čineći lemljenje spojeva lako videti duž ivica. Ovo podržava jednostavniju inspekciju i lakšu proveru lemljenja spojeva.
J-vodi
J-vodi kriva prema unutra ispod ivice IC paketa. Pošto lemljeni spojevi su manje vidljivi, inspekcija je više ograničena u odnosu na izložene olova stilova.
Donji jastučići
Donji jastučići su ravni kontakti ispod IC paketa umesto duž strane. Ovo smanjuje veličinu otiska, ali zahteva precizno postavljanje i kontrolisano lemljenje za pouzdane spojeve.
Ball Arrays
Kuglični nizovi koriste kuglice za lemljenje ispod IC paketa za formiranje veza. Ovo podržava veliki broj priključaka na malom prostoru, ali spojeve je teško videti nakon montaže.
KSNUMKS. Vrste i karakteristike IC paketa
| IC Tip paketa | Struktura | Karakteristike |
|---|---|---|
| DIP (Dual In-Line paket) | Kroz rupu | Veća veličina sa iglama u dva reda, lakša za postavljanje i rukovanje |
| SOP / SOIC (mali okvirni paket) | Površinska montaža | Kompaktno telo sa vodovima duž strane za lakše PCB usmeravanje |
| KFP (Kuad Flat Package) | Fini SMT | Igle na sve četiri strane podržavaju veći broj pinova u ravnom obliku |
| QFN (Quad Flat No-Lead) | Bezolovni SMT | Mali otisak sa jastučićima ispod, podržava dobar prenos toplote |
| BGA (Ball Grid Array) | Ball grid array | Koristi kuglice za lemljenje ispod paketa, podržava veoma visoku gustinu veze |
IC Package Dimenzije i otisak Uslovi
• Dužina i širina karoserije - veličina IC paketa
• Olovo, jastučić ili lopta - razmak između električnih terminala
• Visina odstupanja - razmak između IC paketa i površine PCB-a
• Termalna veličina jastučića - prisustvo i veličina izloženog jastučića ispod za prenos toplote
IC paket toplotne performanse i protok toplote
Toplotne performanse u IC paketu zavisi od toga koliko efikasno toplota putuje iz silicijuma matrice u strukturu pakovanja, a zatim u PCB i okolni vazduh. Ako toplota ne može pravilno da pobegne, temperatura IC paketa se povećava, što može smanjiti stabilnost i skratiti radni vek.
Na protok toplote utiču materijali pakovanja, unutrašnji putevi za širenje toplote i da li je na raspolaganju izložena termalna podloga. PCB bakar takođe igra ulogu jer pomaže da se toplota udalji od IC paketa.
Neki stilovi IC paketa su dizajnirani sa kraćim i širim termičkim putevima, omogućavajući bolji prenos toplote u ploču. Sa pravim rasporedom PCB-a, ovi paketi mogu da podrže veće nivoe snage sa više kontrolisanog porasta temperature.
KSNUMKS. IC paket Električno ponašanje i parazitski efekti
Svaki IC paket uvodi male neželjene električne efekte, uključujući otpor, kapacitivnost i induktivnost. Oni dolaze iz terminala, vodećih struktura i unutrašnjih puteva međusobnog povezivanja. Ovi parazitski efekti mogu usporiti prebacivanje signala, povećati buku i smanjiti stabilnost snage u kolima sa brzim signalima.
IIC paketi sa kraćim putevima veze i dobro raspoređenim terminalima rukuju brzim signalima doslednije i pomažu u smanjenju neželjenih smetnji.
Ograničenja za montažu i proizvodnju IC paketa
Pitch i Solder paste Štampanje Granice
Manji teren vodi ili jastučići zahtevaju precizno štampanje paste za lemljenje i precizno postavljanje poravnanje. Ako je razmak suviše fin, mogu se formirati mostovi za lemljenje ili spojevi možda neće biti u potpunosti povezani.
Lemljenje Zajednički Inspekcija Granice
Spojevi za lemljenje IC paketa koji su vidljivi duž bočnih strana lakše se pregledavaju. Kada su zglobovi ispod paketa, inspekcija postaje ograničenija i može zahtevati specijalizovane alate.
Prerada Teškoća za donje-raskinutih paketa
IC paketi sa skrivenim spojevima za lemljenje su teže zameniti, jer spojevi ne mogu da se pristupe direktno. To čini uklanjanje i ponovno lemljenje izazovnijim u poređenju sa olovnim paketima.
Pouzdanost IC paketa tokom vremena
| Faktor | Uticaj na IC paket |
|---|---|
| Termalni biciklizam | Ponovljeno zagrevanje i hlađenje mogu vremenom opteretiti lemne spojeve i unutrašnje veze |
| Ploča fleks stres | Savijanje ili vibracije mogu vršiti pritisak na vodove, jastučiće ili lemne spojeve |
| Materijalna neusklađenost | Različiti materijali se šire različitim brzinama, stvarajući stres između IC paketa i PCB |
Zaključak
IC paketi utiču na to kako se čip povezuje, rukuje toplotom i ostaje pouzdan tokom vremena. Ključne razlike dolaze iz porodica paketa, stilova montaže i tipova prestanka kao što su galebovo krilo, J-vodovi, donji jastučići i kuglični nizovi. Dimenzije, parazitski efekti, ograničenja montaže i dugoročni stres takođe su važni. Jasna kontrolna lista pomaže u upoređivanju električnih, termičkih i mehaničkih potreba.
Često postavljana pitanja [FAK]
Koja je razlika između IC paketa i silikonske matrice?
Silicijum matrica je čip kolo. IC paket drži, štiti i povezuje matricu sa PCB-om.
Šta je izložena termalna podloga u IC paketu?
To je metalni jastučić ispod paketa koji prenosi toplotu u PCB kada lemljen.
Šta znači MSL u IC paketima?
MSL (Nivo osetljivosti na vlagu) pokazuje koliko lako IC paket može biti oštećen vlagom tokom prelivnog lemljenja.
Šta je IC paket varpage?
Varpage je savijanje tela IC paketa, što može izazvati slabe ili neujednačene spojeve lemljenja.
Kako je PIN 1 označen na IC paketu?
Pin 1 je označen pomoću tačke, zarez, rupica, ili isečeni ugao na telu paketa.
Koja je razlika između terena i PCB razmaka u tragovima?
Teren je razmak između terminala paketa. Razmak između tragova PCB-a je razmak između tragova bakra na PCB-u.