Семейство корпусов для интегральных микросхем компании «тестприбор»

Введение

Развитие микроэлектронных компонентов постоянно идет в направлении увеличения интеграции, производительности и функциональности. Этот процесс характеризуется увеличением плотности активных элементов на кристалле примерно на 75% в год, а это, в свою очередь, вызывает необходимость в увеличении количества их выводов на корпусе на 40% в год. Этим обуславливается, во-первых, постоянно растущий спрос на новые методы корпусирования, а во-вторых, увеличение плотности межсоединений на печатной плате.

В результате общих тенденций площадь монтажных подложек уменьшается примерно на 7%, а физические размеры электронной аппаратуры — на 10–20% в год. Эта тенденция поддерживается непрерывным увеличением плотности межсоединений за счет уменьшения элементов печатного монтажа. Все это серьезно влияет на систему производства электроники: увеличивается стоимость основных фондов, объем прямых издержек, увеличивается цикл производства. В итоге все это приводит к увеличению себестоимости электронных изделий, если не принимать специальных мер по их удешевлению.

Что такое интегральная микросхема

Интегральная микросхема — это миниатюрный электронный блок, содержащий в общем корпусе транзисторы, диоды, резисторы и другие активные и пассивные-элементы, число которых может достигать нескольких десятков тысяч.

Одна микросхема Может заменить целый блок радиоприемника, электронной вычислительной машины (ЭВМ) и электронного автомата. «Механизм» наручных электронных часов, например, — это всего лишь одна большей микросхема.

По своему функциональному назначению интегральные микросхемы делятся на две основные группы: аналоговые, или линейно-импульсные, и логические, или цифровые, микросхемы.

Аналоговые микросхемы предназначаются для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний разных частот, например, для приемников, усилителей, а логические — для использования в устройствах автоматики, в приборах с цифровым отсчетом времени, в ЭВМ.

Этот практикум посвящается знакомству с устройством, принципом работы и возможным применением самых простых аналоговых и логических интегральных микросхем.

Многослойные платы

Так как  в аппаратуре с SMD компонентами очень плотный монтаж, то и дорожек в плате должно быть больше. Не все дорожки влезают на одну поверхность, поэтому печатные платы делают многослойными.  Если аппаратура сложная и имеет очень много SMD компонентов, то и в плате будет больше слоев. Это как многослойный торт из коржей. Печатные дорожки, связывающие SMD компоненты, находятся прямо внутри платы и их никак нельзя увидеть. Пример многослойных плат – это платы мобильных телефонов, платы компьютеров или ноутбуков (материнская плата, видеокарта, оперативная память и тд).

На фото ниже синяя плата – Iphone 3g, зеленая плата – материнская плата компьютера.

Все ремонтники радиоаппаратуры знают, что если перегреть многослойную плату, то она вздувается пузырем. При этом межслойные связи рвутся и плата  приходит в негодность. Поэтому, главным козырем при замене SMD компонентов является правильно подобранная температура.

На некоторых платах используют обе стороны печатной платы, при этом плотность монтажа, как вы поняли, повышается вдвое. Это еще один плюс SMT технологии. Ах да, стоит учесть еще и тот фактор, что материала для производства SMD компонентов уходит в разы меньше, а себестоимость их при серийном производстве в миллионах штук обходится, в прямом смысле, в копейки.

Рекомендую видео к просмотру – “Что такое SMD компоненты и как их паять”:

Что такое упаковка TSMC SoIC?

В действительности, SoiC — это не что иное, как соединение, которое соединяет два чипа трехмерной интегральной схемы. , где идея TSMC состоит в том, чтобы увеличить количество соединений по сравнению с теми, которые используются в этом типе конструкций обычным способом.

Причина? Увеличение количества соединений означает, что для достижения заданной тактовой частоты требуется меньшая тактовая частота, что приводит к гораздо меньшему потреблению энергии на передаваемый бит информации.

Чтобы понять это, мы должны иметь в виду, что удвоение тактовой частоты интерфейса в четыре раза превышает его потребление, поэтому чрезвычайно важно иметь возможность создавать интерфейсы связи с большим количеством контактов

Что такое чипы 3DIC?

3DIC называется 3DIC для тех интегральных схем, которые состоят из нескольких микросхем, но которые находятся не на одном уровне, а на нескольких разных, поэтому вместо того, чтобы монтироваться на огромном монолитном кристалле горизонтально, он устанавливается на нескольких более мелких микросхемах вертикально, используя для соединения переходных отверстий, проходящих через кремний процессоров.

Это имеет ряд преимуществ, во-первых могут быть построены меньшие по размеру части и которые достигают большего количества чипов на пластине . во-вторых, вертикальное соединение увеличивает количество возможных соединений , что позволяет нам полностью снизить тактовую частоту передачи для каждого вывода и, таким образом, значительно снизить потребление энергии.

До сих пор мы видели конструкции 3DIC на основе памяти, как в памяти типа HBM, так и в памяти 3D NAND, но следующим шагом является объединение логики и памяти в конфигурации 3DIC или объединение нескольких частей логики вместе.

Сегодня проблема не в скорости вычислений, а в передаче данных.

Одна из проблем, с которой сегодня сталкиваются инженеры при разработке новых систем, заключается не в том, сколько операций за цикл и / или инструкций может выполнить проект, а в имеет ли проект достаточно логистики данных для работы при фиксированных коэффициентах энергопотребления.

Разработка технологий, основанных на передаче данных по кремниевым каналам, TSV, началась десять лет назад, и ключевой задачей является постоянное увеличение пропускной способности, объема передаваемых данных при сохранении среднего энергопотребления.

Единственный способ построить процессоры на основе чиплетов , будь то в конфигурациях 3DIC или 2DIC, разбросанных по промежуточному устройству, необходимо убедиться, что создавать коммуникационные интерфейсы, отвечающие этим требованиям к энергии и простейшая эволюция заключается в увеличении количества интерфейсов, чтобы таким образом снизить потребление энергии для заданной полосы пропускания.

Когда мы говорим о передаче данных, мы не имеем в виду только связь с внешней памятью, но также в случае разделения чипа на несколько разных чиплетов необходимо обеспечить, чтобы энергопотребление проводки не увеличивается при передаче. такой же объем данных , поскольку альтернативой этому является то, что маршруты связи становятся длиннее, что значительно увеличивает потребление энергии.

Типы упаковки SoiC

Во-первых, у нас есть Конфигурации CoWoS , которые обычно представляют собой конфигурации 2..5DIC, названные в честь того факта, что они обычно объединяют монолитный чип, подключенный к промежуточному устройству, которое служит маршрутизацией для доступа к памяти 3DIC, обычно HBM.

Этот тип конфигурации не имел большого успеха на внутреннем рынке из-за высокой стоимости изготовления, но он используется в высокопроизводительные вычисления рынок, где недавно представленные CDNA AMD используют эту конфигурацию, также NVIDIA A100 и некоторые настройки Google Tensor Processor Unit.

На втором месте у нас InFO-POP пакеты и с ними мы не впадаем в другую крайность, так как это конфигурации которые используются на рынке для смартфонов и других устройств PostPC Сам факт разговора о SoC для смартфонов, которые на самом деле представляют собой 3DIC, состоящую из нескольких различных чипов, открывает дверь для странных настроек и нового способа использовать ограниченное пространство SoC для устройств Post-PC.

Каким бы ни был тип упаковки, TSMC пытается показать нам, что можно преобразовать монолитную SoC в 3DIC, которая использует межсоединения SoIC, хотя TSMC не упоминала об этом, что открывает возможность для процессоров и графических процессоров в обычных разъемах и формах. факторы, которые используют технологию SoIC, но TSMC еще не объявила об этом, хотя это возможно.

Корпуса металлокерамические 402.16-32; 402.16-33; 402.16-41

Условное обозначение корпуса: 402.16-32; 402.16-33; 402.16-41

Количество выводов: 16

Особенности:

Плоский прямоугольный корпус с двухсторонним расположением выводов для монтажа на поверхность печатной платы;
Выводная рамка припаяна сверху многослойной керамической платы;
Дно и стенки корпуса выполнены из высокотемпературной вакуумной керамики ВК-94-1;
Варианты корпуса отличаются наличием металлизации на монтажной площадке и/или плоскости основания корпуса, а также электрической связью отдельных выводов корпуса с ободком и/или монтажной площадкой;
Крепление кристалла – эвтектическая пайка; клей холодного отверждения;
Основной способ герметизации для корпусов с никелевым покрытием – шовная контактная сварка;
Требования к технологическим процессам сборки согласно РД 11 0274.

Типовое применение:

• Интегральные микросхемы;
• Транзисторные и диодные сборки малой и средней мощности для жестких условий эксплуатации (в оборонной, аэрокосмической отраслях, ядерной энергетике)

Чип-носитель

Носитель чип представляет собой прямоугольный корпус с контактами на всех четырех краев. Держатели микросхем с выводами имеют металлические выводы, обернутые вокруг края корпуса в форме буквы J. На держателях микросхем с выводами по краям имеются металлические площадки. Корпуса держателей микросхем могут быть изготовлены из керамики или пластика и обычно прикрепляются к печатной плате пайкой, хотя для тестирования можно использовать гнезда.

Пакеты с чип-масштабом

Пример устройств WL-CSP, стоящих на лицевой стороне пенни США . Устройство SOT-23 показано (вверху) для сравнения.

PLCC корпус

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) и СLCC (Ceramic Leaded Chip Carrier) – соответственно пластиковый и керамический корпус с расположенными по краям контактами, предназначенными для установки в специальную панельку, в народе называемую “кроваткой”. Типичным представителем является микросхема BIOS в ваших компьютерах.

Вот так примерно выглядит “кроватка” для таких микросхем

А вот так микросхема “лежит” в кроватке.

Иногда такие микросхемы называют QFJ, как вы уже догадались, из-за выводов в форме буквы “J”

Ну и количество выводов ставится после названия корпуса, например PLCC32.

Микросхема в радиоприемнике

Предлагаем испытать эту микросхему в высокочастотном тракте приемника, собранного, например, по схеме, приведенной на рис. 3. Входной контур магнитной антенны такого приемника образуют катушка L1 и конденсатор переменной емкости С1. Высокочастотный сигнал радиостанции, на волну которой контур настроен, через катушку связи L2 и разделительный конденсатор С2 поступает на вход (вывод 3) микросхемы Л1.

С выхода микросхемы (вывод 10, соединенный с выводом 9) усиленный сигнал подается через конденсатор С4 на детектор, диоды VI и V2 которого включены по схеме умножения напряжения, а выделенный им низкочастотный сигнал телефоны В1 преобразуют в звук. Приемник питается от батареи GB1, составленной из четырех элементов 332, 316 или пяти аккумуляторов Д-01.

Рис. 3. Схема приемника на микросхеме.

Во многих транзисторных приемниках усилитель высокочастотного тракта образуют транзисторы, а в этом — микросхема. Только в этом и заключается разница между ними.

Имея опыт предыдущих практикумов, ты, надеюсь, сможешь самостоятельно смонтировать иг наладить такой приемник и даже, если пожелаешь, дополнить его усилителем НЧгдля громкоговорящего радиоприема.

Меньшие форм-факторы

После SOIC появилось семейство меньших форм-факторов с расстоянием между выводами менее 1,27 мм:

• Тонкий маленький контурный пакет (TSOP)
• Тонкоусадочная малогабаритная упаковка (TSSOP)

Термоусадочная мелкоконтрастная упаковка (SSOP)

Микросхемы из термоусадочной малоконтурной упаковки (SSOP) имеют выводы типа «крыло чайки», выступающие с двух длинных сторон, и расстояние между выводами 0,0256 дюйма (0,65 мм) или 0,025 дюйма (0,635 мм). Расстояние между выводами 0,5 мм встречается реже, но не редко.

Размер корпуса SOP был сжат, а шаг свинца затянут, чтобы получить уменьшенную версию SOP. Это дает корпус ИС со значительным уменьшением размера по сравнению со стандартным корпусом. Все процессы сборки ИС остаются такими же, как и при использовании стандартных СОП.

Приложения для SSOP позволяют уменьшить размер и массу конечных продуктов (пейджеры, портативные аудио / видео, дисководы, радио, радиочастотные устройства / компоненты, телекоммуникации). Семейства полупроводников, таких как операционные усилители, драйверы, оптоэлектроника, контроллеры, логические, аналоговые, память, компараторы и многое другое, использующие BiCMOS, CMOS или другие кремниевые / GaAs-технологии, хорошо рассматриваются семейством продуктов SSOP.

Тонкая мелкоконтурная упаковка (TSOP)

Флэш-память Hynix как TSOP

Тонкий небольшие наброски пакет (ЦОП) представляет собой прямоугольный, тонкий насыщенный компонент. TSOP типа I имеет ножки, выступающие из ширины упаковки. TSOP типа II имеет ножки, выступающие из продольной части упаковки. ИС на модулях памяти DRAM обычно были TSOP, пока они не были заменены массивом шариковой сетки (BGA).

Тонкоусадочная малогабаритная упаковка (ТССОП)

Выставлен ПАД ЦСОП-16

Тонкие термоусадочные небольшие контурные упаковки (TSSOP) представляет собой прямоугольный, компонент тонкого тела. Количество ног TSSOP может варьироваться от 8 до 64.

TSSOP особенно подходят для драйверов затворов, контроллеров, беспроводных / RF , операционных усилителей , логических , аналоговых , ASIC , памяти ( EPROM , E2PROM ), компараторов и оптоэлектроники . Модули памяти , дисководы, записываемые оптические диски, телефонные трубки, устройства быстрого набора номера, видео / аудио и бытовая электроника / бытовая техника — это рекомендуемые варианты использования упаковки TSSOP.

Открытая площадка

Вариант с открытой площадкой (EP) небольших корпусов может увеличить рассеивание тепла в 1,5 раза по сравнению со стандартным TSSOP, тем самым расширяя пределы рабочих параметров. Кроме того, открытая площадка может быть заземлена, тем самым уменьшая индуктивность контура для высокочастотных приложений. Открытая контактная площадка должна быть припаяна непосредственно к печатной плате, чтобы реализовать тепловые и электрические преимущества.

Типы корпусов импортных микросхем

Корпус – это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий из разных микросхем. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями!

Ниже представлены наиболее распространенные серии корпусов импортных микросхем.Для просмотра чертежей корпусов микросхем кликните ссылку с названием типа корпуса или на соответствующую типу корпуса картинку.

DIP (Dual In-line Package, также DIL) – тип корпуса микросхем, микросборок и некоторых других электронных компонентов для монтажа в отверстия печатной платы. Имеет прямоугольную форму с двумя рядами выводов по длинным сторонам. Может быть выполнен из пластика (PDIP) или керамики (CDIP). Обычно в обозначении также указывается число выводов.SOIC или просто SO (small-outline integrated circuit), а также SOP (Small-Outline Package) корпус микросхем , предназначенный для поверхностного монтажа, занимающий на печатной плате на 30-50% меньше площади чем аналогичный корпус DIP, а также имеющий на 50-70% меньшую толщину. Обычно в обозначении также указывается число выводов.

SIP (Single In-line Package) – плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы, с одним рядом выводов по длинной стороне. Обычно в обозначении также указывается число выводов.QFP (Quad Flat Package) — плоский корпус с четырьмя рядами контактов. Представляет собой квадратный корпус с расположенными по краям контактами. Существуют также другие варианты: TQFP (Thin QFP) — с малой высотой корпуса, LQFP (Low-profile QFP) и многие другие.

LCC (Leadless Chip Carrier) представляет собой низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами, предназначенный для поверхностного монтажа.PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) и СLCC (Ceramic Leaded Chip Carrier) представляют собой квадратный корпус с расположенными по краям контактами, предназначенный для установки в специальную панель (часто называемую «кроваткой»).

TSOP (Thin Small-Outline Package) тонкий малогабаритный корпус, разновидность SOP корпуса микросхем. Часто применяется в области DRAM, особенно для упаковки низковольтных микросхем из-за их малого объёма и большого количества штырьков.SSOP (Shrink small-outline package) (уменьшенный малогабаритный корпус) разновидность SOP корпуса микросхем , предназначенного для поверхностного монтажа. Выводы расположены по двум длинным сторонам корпуса.

ZIP (Zigzag-In-line Package) – плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно.

Микросхемы класса In line Package

Микросхемы класса In line Package предназначены для сквозного монтажа в отверстиях в печатной плате.

Можно запаять эти микросхемы, как микросхемы для поверхностного монтажа, загнув выводы под углом в 90 градусов, или полностью их выпрямив.

DIP-корпус

DIP-корпус(англ. Dual In-Line Package)  — корпус с двумя рядами выводов по длинным сторонам микросхемы. В зависимости от количества выводов микросхемы, после слова «DIP» ставится количество ее выводов. Например, микросхема, а точнее, микроконтроллер atmega8 имеет 28 выводов. Следовательно, ее корпус будет называться DIP28.

Корпус DIP28

Корпус DIP16

Корпус DIP может быть выполнен из пластика (что в большинстве случаев) и называется он PDIP, а также из керамики — CDIP. На ощупь корпус CDIP твердый как камень, так как он сделан из керамики.

CDIP-корпус

Имеются также модификации DIP корпуса: HDIP, SDIP.

HDIP (Heat-dissipating DIP) — теплорассеивающий DIP. Такие микросхемы пропускают через себя большой ток, поэтому сильно нагреваются. Чтобы отвести излишки тепла, на такой микросхеме должен быть радиатор.

HDIP-корпус
(посередине два крылышка-радиатора)

SDIP (Small DIP) — маленький DIP. Микросхема в корпусе DIP, но c маленьким расстоянием между ножками микросхемы.

SDIP-корпус

SIP корпус

SIP корпус (Single In line Package) — плоский корпус с выводами с одной стороны. Очень удобен при монтаже и занимает мало места. Количество выводов также пишется после названия корпуса.

Корпус SIP8

У SIP тоже есть модификации — это HSIP (Heat-dissipating SIP). То есть тот же самый корпус, но уже с радиатором

HSIP-корпус

ZIP-корпус

ZIP (Zigzag In line Package) — плоский корпус с выводами, расположенными зигзагообразно.

Корпус ZIP6 (цифра — количество выводов:

Корпу HZIP с радиатором

Корпуса микросхем для поверхностного монтажа (SMD-компоненты, планарные компоненты)

Такие микросхемы запаиваются на поверхность печатной платы, под выделенные для них печатные проводники (контактные площадки).

Контактные площадки для поверхностного монтажа

SOIC-корпус

Самым большим представителем этого класса микросхем являются микросхемы в корпусе SOIC (Small-Outline Integrated Circuit)  — маленькая микросхема с выводами по длинным сторонам. Она очень напоминает DIP, но ее выводы параллельны поверхности самого корпуса.

Корпус SOIC16
(Цифра после «SOIC» обозначает количество выводов микросхемы

Микросхемы в SOIC-корпусе припаянные на плате

SOP корпус

SOP (Small Outline Package) — то же самое, что и SOIC.

Корпус SOP20

Модификации корпуса SOP

PSOP — пластиковый корпус SOP

HSOP  — теплорассеивающий SOP. Маленькие радиаторы посередине служат для отвода тепла.

Корпус SSOP28

SSOP(Shrink Small Outline Package) — ‘сморщенный’ SOP. То есть еще меньше, чем SOP корпус

Корпус TSSOP

TSSOP(Thin Shrink Small Outline Package) — тонкий SSOP. Её толщина меньше, чем у SSOP. В основном в корпусе TSSOP делают микросхемы, которые прилично нагреваются. Поэтому, площадь у таких микросхем больше, чем у обычных.

Корпус SOJ

SOJ — тот же SOP, но ножки загнуты в форме буквы «J» под саму микросхему.

QFP корпус

QFP (Quad Flat Package) — четырехугольный плоский корпус. Главное отличие от SOIC в том, что выводы размещены на всех сторонах такой микросхемы.

Корпус QFP52

Модификации:

• PQFP —  пластиковый корпус QFP. 
• CQFP — керамический корпус QFP. 
• HQFP — теплорассеивающий корпус QFP.
• TQFP (Thin Quad Flat Pack) — тонкий корпус QFP. Его толщина намного меньше, чем у QFP.

Корпуса TQFP

PLCC корпус

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) и СLCC (Ceramic Leaded Chip Carrier) — соответственно пластиковый и керамический корпус с расположенными по краям контактами, предназначенными для установки в специальную панельку, в народе называемую «кроваткой». Типичным представителем является микросхема BIOS компьютеров.

Микросхема BIOS	«Кроватка» для таких микросхем	Микросхема в «кроватке».

Иногда такие микросхемы называют QFJ, из-за выводов в форме буквы «J»

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине