Подложка ИС - принцип и функциональные характеристики часто используемых интегральных схем

В этой статье мы познакомим вас с принципом упаковки и функциональными характеристиками некоторых распространенных ИС на подложке. Благодаря пониманию особенностей упаковки различных типов ИС инженеры-электронщики при проектировании электронных схем могут точно выбирать ИС, а для заводского массового производства можно быстро найти соответствующую модель блока упаковка микросхем для сжигания.

1. Двойной рядный пакет DIP

Под ним понимается микросхема интегральной схемы, упакованная в виде двойного рядного пакета. В такой форме упаковывается большинство малых и средних интегральных схем (ИС), а количество выводов обычно не превышает 100. ИС в корпусе DIP имеет два ряда выводов, которые необходимо подключить к гнезду на микросхеме DIP. Конечно, ее можно вставить и непосредственно в печатную плату с тем же количеством отверстий и геометрическим расположением под сварку. Микросхемы в Dip-упаковке следует извлекать из гнезда микросхемы с осторожностью, чтобы не повредить контакты. Упаковка имеет следующие характеристики: Подходит для перфорационной сварки печатных плат, проста в эксплуатации. Соотношение между площадью микросхемы и площадью упаковки велико, поэтому объем также велик. Это популярная упаковка типа "пробка", диапазон применения включает стандартные логические ИС, память, микрокомпьютерные схемы и т.д.

2. Инкапсуляция типа QFP/ PFP 

Расстояние между выводами микросхемы очень мало, вывод очень тонкий, поэтому для крупногабаритных и сверхкрупногабаритных интегральных схем используется именно такая форма упаковки. Микросхемы, упакованные в такую форму, должны быть приварены к системной плате с помощью технологии SMD (Surface mount device). Для установки SMD-микросхем не требуется пробивать отверстия в системной плате, как правило, на поверхности системной платы хорошо проработано место пайки соответствующего вывода. Вывод микросхемы совмещается с соответствующим паяным соединением, и основная плата может быть сварена.

Упаковка имеет следующие характеристики: Подходит для технологии поверхностного монтажа SMD для установки проводников на печатную плату; Низкая стоимость, подходит для среднего и низкого энергопотребления, подходит для высокочастотного использования; Простота в эксплуатации, высокая надежность; Соотношение между площадью микросхемы и площадью упаковки невелико; Зрелый тип герметизации, можно использовать традиционный метод обработки. В настоящее время широко используется пакет QFP/PFP, в котором выпускаются микросхемы многих производителей MCU.

3. Герметизация типа BGA

С развитием ИС-технологий требования к упаковке ИС становятся все более жесткими. Это объясняется тем, что технология упаковки связана с функциональностью изделия. Если частота ИС превышает 100 МГц, то при традиционном способе упаковки может возникнуть так называемое явление "CrossTalk", а если число выводов ИС превышает 208, то традиционный способ упаковки сопряжен с определенными трудностями. Поэтому в дополнение к использованию упаковки QFP большинство современных микросхем с большим числом выводов переходят на технологию упаковки BGA (BALL Grid Array PACKAGE). Такая упаковка обладает следующими характеристиками: Несмотря на увеличение числа выводов, расстояние между ними значительно больше, чем при QFP-упаковке, что повышает выход готовой продукции.

Контактная поверхность между шариком припоя массива и подложкой большая и короткая, что способствует отводу тепла; вывод шарика припоя массива очень короткий, что сокращает путь передачи сигнала и уменьшает индуктивность и сопротивление вывода. Задержка передачи сигнала мала, а частота адаптации значительно повышена, что позволяет улучшить характеристики схемы. Сборка может быть выполнена копланарной сваркой, надежность значительно повышается; Подходит для упаковки MCM, позволяет достичь высокой плотности и высокой производительности MCM.

4. Упаковка типа SO

Тип упаковки включает: SOP (пакет малой формы), TOSP (тонкий пакет малой формы), SSOP (уменьшенный тип SOP), VSOP (пакет очень малой формы), SOIC (пакет интегральной схемы малой формы) и другие аналогичные QFP формы упаковки, но только с обеих сторон штырька чипа упаковки формы, Этот тип упаковки является одним из пакетов поверхностного монтажа типа, и штырьки выводятся с обеих сторон упаковки в форме буквы "L". Характерной особенностью этого типа упаковки является наличие большого количества выводов вокруг упаковочной микросхемы, удобство упаковки, высокая надежность, один из основных методов упаковки, в настоящее время чаще применяется для некоторых типов ИС памяти.

5. Тип упаковки QFN

Представляет собой бессвинцовый квадратный плоский пакет, не содержащий свинца, с периферийными клеммными площадками и площадкой для микросхемы, обеспечивающей механическую и термическую целостность. Корпус может быть квадратным или прямоугольным. На четырех сторонах корпуса расположены электродные контакты. Благодаря отсутствию выводов крепление занимает меньшую площадь и высоту, чем QFP.

Особенности упаковки:

Корпус для поверхностного монтажа, без выводов; Благодаря отсутствию выводов занимает меньшую площадь печатной платы; Компоненты очень тонкие (< 1 мм), что позволяет удовлетворить требования к пространству; Очень низкий импеданс, самоиндукция, может удовлетворить высокоскоростные или микроволновые приложения; Имеет отличные тепловые характеристики, в основном благодаря наличию большой площади теплоотводящей площадки в нижней части; Легкий вес для портативных приложений. Малый форм-фактор корпуса может использоваться в портативной потребительской электронике, такой как ноутбуки, цифровые камеры, персональные цифровые ассистенты (PDA), мобильные телефоны и MP3-плееры. С точки зрения рынка, упаковка QFN привлекает все большее внимание пользователей. Учитывая факторы стоимости и объема, в ближайшие несколько лет QFN-упаковка станет точкой роста, и перспективы ее развития чрезвычайно оптимистичны.

6. Тип упаковки PLCC

Представляет собой пластиковый корпус для упаковка микросхем с выводами. Пакет для поверхностного монтажа, выводы которого выходят с четырех сторон пакета, образует форму буквы "D" и имеет гораздо меньшие размеры, чем пакет DIP. Этот пакет подходит для монтажа на печатную плату и разводки по технологии поверхностного монтажа SMT и обладает такими преимуществами, как малые размеры и высокая надежность. Для микросхем со специальным выводом используется разновидность коммутационного пакета, вывод которого загнут внутрь в нижней части микросхемы, так что вывод микросхемы не виден при виде сверху. Для сварки этого чипа используется процесс сварки оплавлением, который требует специального сварочного оборудования. Кроме того, снимать микросхему при отладке очень неудобно, и в настоящее время она используется редко.