Der Typ und das Gehäuse des Chips

Integrierte Schaltkreise (IC) sind der Grundstein der modernen elektronischen Technologie. Sie sind das Herz und Gehirn der meisten Schaltkreise. Sie sind überall und auf fast jeder Leiterplatte zu finden.

Ein integrierter Schaltkreis ist eine Ansammlung elektronischer Komponenten: Widerstände, Transistoren, Kondensatoren usw., die alle auf einem kleinen Chip untergebracht und miteinander verbunden sind, um ein komplexes Funktionsziel zu erreichen. Sie haben viele Funktionskategorien: Schaltungslogikgatter, Operationsverstärker, Zeitgeber, Regler, Schaltungscontroller, Logikcontroller, Mikroprozessoren, Speicher usw.

Interner IC

Das Innere eines Chips ist eine komplexe Schaltkreisstruktur aus Siliziumwafern, Kupfer und anderen Materialien, die miteinander verbunden sind, um Widerstände, Kondensatoren, Transistoren oder andere Komponenten im Schaltkreis zu bilden. Chips werden zunächst auf runden Siliziumwafern hergestellt und nach Abschluss der Verkabelung werden die Wafer in kleine Stücke geschnitten, um den Chip zu formen. Der Chip selbst ist klein und der Halbleiterchip sowie die Kupferschicht, aus der er besteht, sind sehr dünn. Die Verbindungen zwischen den Schichten sind komplex.

Ein Chip ist die kleinste Einheit einer Anwendungsschaltung. Weil die Späne zu klein sind, um sie zu schweißen oder zu verbinden. Um den Anschluss des Schaltkreises an den Chip zu erleichtern, muss die Chip-Packaging-Technologie eingesetzt werden. Die Chip-Packaging-Technologie verwandelt kleine, empfindliche Siliziumchips in die schwarzen Chips, die wir alle kennen.

IC-Verpackung

Die Verpackungstechnologie stellt einen fertigen Chip her und erweitert ihn, um die Verbindung von Strukturen mit anderen Schaltkreisen zu erleichtern. Jeder externe Anschluss auf dem Chip ist über ein kurzes Stück Golddraht mit einem Pad oder Pin auf dem Gehäuse verbunden. Der Pin ist der silberne Quetschanschluss auf dem Chip-Schaltkreis, der weiterhin mit dem Rest des Schaltkreises verbunden ist. Es gibt viele verschiedene Arten von Gehäusen, jedes mit einer eigenen Größe, Montageart und/oder Anzahl an Pins. Die folgende Abbildung listet Dutzende Chippakete auf, jedes mit seinem eigenen, eindeutigen Namen. Einige der wichtigsten Verpackungskategorien werden in den folgenden Artikeln ausführlich besprochen.

Polaritätsmarkierung und Pin-Nummer

Alle Chips sind mit der Polarität gekennzeichnet und die Position und Funktion jedes Pins ist einzigartig. Das bedeutet, dass das Paket über eine Möglichkeit verfügen muss, die Funktionalität jedes Pins zu definieren. Die meisten Chips verwenden eine Kerbe oder einen Punkt, um anzuzeigen, welcher Pin zuerst ist. (manchmal beides). Sobald Sie wissen, wo sich der erste Pin befindet, wird der Rest des Pin-Codes auf dem Chip gegen den Uhrzeigersinn erhöht.

Installationsmodus

Eines der Hauptunterscheidungsmerkmale von Chipgehäusetypen ist die Art und Weise, wie sie auf der Leiterplatte montiert werden. Alle Gehäuse fallen in eine dieser beiden Montagearten: Durchsteckmontage (PTH) oder Oberflächenmontage (SMD oder SMT). Durchkontaktierte Gehäuse sind im Allgemeinen größer und einfacher zu verwenden. Sie sind so konzipiert, dass sie durch eine Seite der Platine geführt und dann auf der anderen Seite verlötet werden. Das Surface-Patch-Paket ist so konzipiert, dass es auf derselben Seite der Platine angebracht wird und an die Platinenoberfläche geschweißt wird. Die Pins des SMD-Gehäuses sollten von zweierlei Art sein: Einer wird von der Seite senkrecht zum Chip gezogen; Der andere befindet sich an der Unterseite des Chips und ist in einer Matrix angeordnet. Diese Form des Bauteils ist nicht ganz „für die manuelle Montage geeignet“. Zur Unterstützung dieses Prozesses benötigen sie häufig Spezialwerkzeuge.

Im Folgenden stellen wir Ihnen verschiedene gängige Chip-Verpackungsformen im Detail vor:

Dual-Inline-Paket (DIP)

DIP, kurz für Dual In-Line Package, ist das gebräuchlichste Through-Hole-IC-Gehäuse. Diese winzigen Chips haben zwei Reihen paralleler Stifte und eine rechteckige schwarze Kunststoffschale ragt vertikal hervor.

SMD/SMT: Oberflächenmontage

Mittlerweile gibt es eine große Vielfalt an Gehäusetypen für die Oberflächenmontage. Normalerweise ist es notwendig, vorab ein zum Chip passendes Verdrahtungsmuster auf der Leiterplatte zu erstellen und dieses zu verschweißen. Die Installation von SMT ist normalerweise ein Gerät, das eine Automatisierung erfordert.

SOP: Kleines Umrisspaket

SOP-Gehäuse sind eine weiterentwickelte Form der Oberflächenmontage für DIP. Wenn alle Stifte am DIP nach außen gebogen und dann auf die entsprechende Größe verkleinert werden, kann ein einseitig montierter SOP gebildet werden. Dieses Gehäuse ist eines der am einfachsten von Hand zu lötenden SMD-Teile. Bei SOIC-Gehäusen (Small-outline IC) sind die einzelnen Pins typischerweise etwa 1,27 mm (0,05 Zoll) voneinander entfernt. SSOP (Shrink Small-Outline Package) ist eine verkleinerte Version der SOIC-Verpackung. Andere ähnliche IC-Pakete umfassen TSOP (Thin Small-Outline Package) und TSSOP (Thin Shrink Small-Outline Package).

QFP (Quad Flat Package)

Klappen Sie die IC-Pins in alle vier Richtungen auf, sodass sie wie ein vierseitiges Flachgehäuse (QFP) aussehen. QFP-ICs können 8 Pins pro Seite (insgesamt 32) bis 70 Pins pro Seite (insgesamt mehr als 300) haben. Der Pinabstand auf einem QFP-IC liegt normalerweise zwischen 0,4 mm und 1 mm. Es gibt einige miniaturisierte Varianten der Standard-QFP-, Thin-QFP- (TQFP: Thin-QFP), Very Thin Thin- (VQFP) und Low-Configuration-Pakete (LQFP).

QFN (Quad Flat No-Leads)

Wenn Sie die Stifte des QFP-ICs entfernen und die Stifte auf die Ecken der vier Seiten schrumpfen, erhalten Sie etwas, das wie ein Quad-Flat No-Leads (QFN)-Gehäuse aussieht. Der Anschluss am QFN-Gehäuse ist viel kleiner und liegt am unteren Rand des IC frei.

Dünne (TQFN), ultradünne (VQFN) und Micro-Lead- (MLF) Gehäuse sind Varianten des Standard-QFN-Gehäuses. Es gibt sogar Dual-No-Lead- (DFN) und Thin-Dual-No-Lead-Gehäuse (TDFN) mit Pins auf nur zwei Seiten. Viele Mikroprozessoren, Sensoren und andere neue ICs sind in QFP- oder QFN-Gehäusen erhältlich. Der beliebte Mikrocontroller ATmega328 ist im TQFP-Gehäuse und im QFN-Typ (MLF) erhältlich, während Mikrobeschleunigungsmesser/Gyroskope wie der MPU-6050 im Micro-QFN-Format erhältlich sind.

Ball-Grid-Arrays

Für wirklich fortschrittliche integrierte Schaltkreise gibt es schließlich Ball-Grid-Array-Gehäuse (BGA). Hierbei handelt es sich um ein komplexes und subtiles Paket, bei dem kleine Lotkugeln in einem zweidimensionalen Gitter an der Unterseite des ICs angeordnet sind. Manchmal ist die Lötkugel direkt auf dem Chip befestigt!

BGA-Pakete werden typischerweise auf modernen Mikroprozessoren verwendet. Wenn Sie einen BGA-gekapselten IC manuell schweißen können, können Sie sich als Meisterschweißer bezeichnen. Typischerweise erfordert die Platzierung dieser Pakete auf der Leiterplatte einen automatisierten Prozess, der eine Take-and-Place-Maschine und einen Rückflussofen umfasst.

Gemeinsamer IC

Integrierte Schaltkreise sind in der Elektronik in so vielen Formen allgegenwärtig, dass es schwierig ist, alles abzudecken. Hier sind einige der häufigsten ICs, denen Sie in der Elektronik begegnen können.

1, Logikgatter, Timer, Schieberegister.

Als Bausteine ​​weiterer integrierter Schaltkreise können Logikgatter in eigene integrierte Schaltkreise gepackt werden. Einige Logikgatter-ICs enthalten möglicherweise eine kleine Anzahl von Gattern in einem Gehäuse, und Logikgatter können in integrierten Schaltkreisen verbunden werden, um Timer, Zähler, Latches, Schieberegister und andere grundlegende Logikschaltkreise zu erstellen. Die meisten dieser einfachen Schaltkreise sind in DIP-Gehäusen sowie in SOIC- und SSOP-Gehäusen zu finden.

2,Mikrocontroller, Mikroprozessoren, FPGAs

Mikrocontroller, Mikroprozessoren und FPGAs sind integrierte Schaltkreise, die Tausende, Millionen oder sogar Milliarden von Transistoren auf einem kleinen Chip packen. Diese Komponenten sind funktionell komplex und variieren stark in der Größe. Von 8-Bit-Mikrocontrollern wie dem ATmega328 in Arduino bis hin zu komplexen 64-Bit-Multicore-Mikroprozessoren sind dies Komponenten, die in Computern weit verbreitet sind. Diese Komponenten sind in der Regel auch die größten integrierten Schaltkreise im Schaltkreis. Einfache Mikrocontroller finden sich in Gehäusen von DIP bis QFN/QFP mit einer Pinzahl von 8 bis 100. Mit zunehmender Komplexität dieser Komponenten steigt auch die Komplexität der Verpackung. FPGAs und komplexe Mikroprozessoren können mehr als tausend Pins haben und können nur in fortschrittlichen Gehäusen wie QFN, LGA oder BGA verwendet werden.

3, SSensor

Moderne digitale Sensoren wie Temperatursensoren, Beschleunigungsmesser und Gyroskope sind alle in einem integrierten Schaltkreis integriert. Diese ICs sind typischerweise kleiner als andere ICs auf Mikrocontrollern oder Platinen, mit einer Pinanzahl im Bereich von 3 bis 20. In den großen Steuerchip werden nun viele Sensoren direkt integriert.

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