Rodzaj i opakowanie chipa

Układ scalony (IC) jest kamieniem węgielnym nowoczesnej technologii elektronicznej. Są sercem i mózgiem większości obwodów. Są wszędzie i można je znaleźć na prawie każdej płytce drukowanej.

Układ scalony to zbiór elementów elektronicznych: rezystorów, tranzystorów, kondensatorów itp., wszystkich upchniętych w małym chipie i połączonych ze sobą w celu osiągnięcia złożonego celu funkcjonalnego. Mają wiele kategorii funkcjonalnych: bramki logiczne obwodów, wzmacniacze operacyjne, timery, regulatory, sterowniki obwodów, sterowniki logiczne, mikroprocesory, pamięć... itd.

Wewnętrzny układ scalony

Wnętrze chipa to złożona struktura obwodu złożona z płytek krzemowych, miedzi i innych materiałów, które są ze sobą połączone, tworząc rezystory, kondensatory, tranzystory lub inne elementy obwodu. Chipy są początkowo wytwarzane na okrągłych płytkach krzemowych, a po wykonaniu okablowania płytki są cięte na małe kawałki w celu utworzenia chipa. Sam chip jest niewielki, a układ półprzewodnikowy i warstwa miedzi, z których się składa, są bardzo cienkie. Połączenia pomiędzy warstwami są złożone.

Chip to najmniejsza jednostka obwodu aplikacji. Ponieważ wióry są zbyt małe, aby można je było zespawać lub połączyć. Aby ułatwić pracę związaną z podłączeniem układu do chipa, należy zastosować technologię pakowania chipów. Technologia pakowania chipów zamienia małe, delikatne chipy krzemowe w czarne chipy, które wszyscy znamy.

Opakowanie układu scalonego

Technologia pakowania tworzy gotowy chip i rozszerza go, aby ułatwić łączenie struktur z innymi obwodami. Każde zewnętrzne połączenie na chipie jest połączone za pomocą małego odcinka złotego drutu z podkładką lub pinem na opakowaniu. Pin to srebrny zacisk w obwodzie chipa, który nadal łączy się z resztą obwodu. Istnieje wiele różnych typów pakietów, każdy o unikalnym rozmiarze, typie montażu i/lub liczbie pinów. Poniższy rysunek przedstawia dziesiątki pakietów chipów, każdy z własną, unikalną nazwą. Niektóre z głównych kategorii opakowań zostały szczegółowo omówione w kolejnych artykułach.

Oznaczenie polaryzacji i numer pinu

Wszystkie chipy są oznaczone polaryzacją, a pozycja i funkcja każdego pinu jest wyjątkowa. Oznacza to, że pakiet musi mieć jakiś sposób definiowania funkcjonalności każdego pinu. Większość chipów będzie używać wycięcia lub kropki, aby wskazać, który pin jest pierwszy. (czasami oba), gdy już wiesz, gdzie znajduje się pierwszy pin, reszta kodu PIN jest zwiększana na chipie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Tryb instalacji

Jedną z głównych cech wyróżniających typy pakietów chipów jest sposób ich montażu na płytce drukowanej. Wszystkie pakiety można podzielić na jeden z dwóch typów montażu: przez otwór (PTH) lub montaż powierzchniowy (SMD lub SMT). Opakowania z otworami przelotowymi są na ogół większe i łatwiejsze w użyciu. Są przeznaczone do przejścia przez jedną stronę płytki, a następnie lutowania na drugą stronę. Pakiet łat powierzchniowych jest przeznaczony do umieszczenia po tej samej stronie płyty i jest przyspawany do powierzchni płyty. Kołki pakietu SMD powinny być dwojakiego rodzaju, jeden jest rysowany z boku, prostopadle do chipa; Drugi znajduje się na dole chipa i jest ułożony w matrycy. Ta forma komponentu nie do końca „nadaje się do montażu ręcznego”. Często wymagają specjalnych narzędzi wspomagających ten proces.

Poniżej przedstawiamy szczegółową ilustrację różnych popularnych form pakowania chipów:

Pakiet podwójny w linii (DIP)

DIP, skrót od pakietu dual in-line, jest najpopularniejszym pakietem układów scalonych z otworami przelotowymi. Te maleńkie chipy mają dwa rzędy równoległych pinów, a pionowo wystaje prostokątna czarna plastikowa obudowa.

SMD/SMT: montaż powierzchniowy

Obecnie dostępnych jest wiele różnych typów obudów do montażu powierzchniowego. Zwykle konieczne jest wcześniejsze wykonanie schematu okablowania odpowiadającego chipowi na płytce PCB i jego zespawanie. Instalacja SMT jest zazwyczaj urządzeniem wymagającym automatyzacji.

SOP: Mały pakiet konspektu

Opakowanie SOP to rozwinięta forma montażu powierzchniowego dla DIP. Jeśli wszystkie kołki na DIP zostaną wygięte na zewnątrz, a następnie zredukowane do odpowiedniego rozmiaru, można utworzyć jednostronnie montowany SOP. Pakiet ten jest jedną z najłatwiejszych do lutowania ręcznego części SMD. W obudowach SOIC (small-outline IC) każdy styk jest zwykle oddalony o około 0,05 cala (1,27 mm). SSOP (shrink small-outline package) to pomniejszona wersja opakowania SOIC. Inne podobne pakiety układów scalonych obejmują TSOP (cienki pakiet o małym zarysie) i TSSOP (pakiet cienki, termokurczliwy).

QFP （Pakiet poczwórny płaski）

Rozłóż styki układu scalonego we wszystkich czterech kierunkach, aby wyglądać jak czterostronna płaska paczka (QFP). Układy scalone QFP mogą mieć od 8 pinów na stronę (w sumie 32) do 70 pinów na stronę (w sumie ponad 300). Odstęp między pinami w układzie scalonym QFP wynosi zwykle od 0,4 mm do 1 mm. Istnieje kilka zminiaturyzowanych odmian standardowych pakietów QFP, cienkich QFP (TQFP: cienkie QFP), bardzo cienkich cienkich (VQFP) i niskokonfiguracyjnych (LQFP).

QFN (cztery płaskie, bez przewodów)

Usunięcie pinów układu QFP IC i zmniejszenie pinów w rogach czterech boków daje coś, co wygląda jak pakiet Quad-Flat No-leads (QFN). Złącze w obudowie QFN jest znacznie mniejsze i odsłonięte przy dolnej krawędzi układu scalonego.

Pakiety cienkie (TQFN), ultracienkie (VQFN) i mikroprzewodowe (MLF) to warianty standardowego pakietu QFN. Dostępne są nawet obudowy z podwójnym przewodem bez przewodu (DFN) i cienkie z podwójnym złączem bez przewodu (TDFN) z pinami tylko po dwóch stronach. Wiele mikroprocesorów, czujników i innych nowych układów scalonych jest dostępnych w pakietach QFP lub QFN. Popularny mikrokontroler ATmega328 jest dostępny w obudowie TQFP i formie typu QFN (MLF), natomiast mikroakcelerometry/żyroskopy, takie jak MPU-6050, są dostępne w formie micro QFN.

Układy siatki kulkowej

Wreszcie, w przypadku naprawdę zaawansowanych układów scalonych dostępne są pakiety typu Ball-Grid Array (BGA). To złożony i subtelny pakiet, w którym małe kulki lutownicze są ułożone w dwuwymiarową siatkę na dole układu scalonego. Czasami kulka lutownicza jest przymocowana bezpośrednio do chipa!

Pakiety BGA są zwykle używane w zaawansowanych mikroprocesorach. Jeśli potrafisz ręcznie spawać układ scalony w obudowie bga, możesz uważać się za mistrza spawacza. Zazwyczaj umieszczanie tych opakowań na płytce drukowanej wymaga zautomatyzowanego procesu, który obejmuje maszynę typu „bierz i umieść” oraz piec zwrotny.

Wspólny układ scalony

Układy scalone są wszechobecne w elektronice w tak wielu postaciach, że trudno omówić wszystko. Oto niektóre z bardziej powszechnych układów scalonych, które można spotkać w elektronice.

1, bramka logiczna, timer, rejestr przesuwny.

Jako elementy składowe większej liczby układów scalonych, bramki logiczne można pakować we własne układy scalone. Niektóre układy scalone bramek logicznych mogą zawierać niewielką liczbę bramek w pakiecie, a bramki logiczne można łączyć w układach scalonych w celu tworzenia timerów, liczników, zatrzasków, rejestrów przesuwnych i innych podstawowych obwodów logicznych. Większość tych prostych obwodów można znaleźć w pakietach DIP, a także SOIC i SSOP.

2,Mikrokontrolery, mikroprocesory, układy FPGA

Mikrokontrolery, mikroprocesory i układy FPGA to układy scalone zawierające tysiące, miliony, a nawet miliardy tranzystorów w małym chipie. Elementy te są złożone funkcjonalnie i różnią się znacznie pod względem wielkości. Od 8-bitowych mikrokontrolerów, takich jak ATmega328 w Arduino, po złożone 64-bitowe wielordzeniowe mikroprocesory – są to komponenty szeroko stosowane w komputerach. Elementy te są również zwykle największymi układami scalonymi w obwodzie. Proste mikrokontrolery można znaleźć w obudowach od DIP do QFN/QFP, z liczbą pinów w zakresie od 8 do 100. Wraz ze wzrostem złożoności tych komponentów rośnie również złożoność opakowania. Układy FPGA i złożone mikroprocesory mogą mieć ponad tysiąc pinów i można je stosować tylko w zaawansowanych pakietach, takich jak QFN, LGA lub BGA.

3, senzor

Nowoczesne czujniki cyfrowe, takie jak czujniki temperatury, akcelerometry i żyroskopy, są zintegrowane w jednym układzie scalonym. Te układy scalone są zazwyczaj mniejsze niż inne układy scalone w mikrokontrolerach lub płytach, a liczba pinów mieści się w zakresie od 3 do 20. Teraz w dużym chipie sterującym będzie bezpośrednio zintegrowanych wiele czujników.

Fountyl Technologies PTE Ltd koncentruje się na przemyśle produkcji półprzewodników, a główne produkty to: uchwyt kołkowy, porowaty uchwyt ceramiczny, ceramiczny efektor końcowy, ceramiczna belka kwadratowa, wrzeciono ceramiczne, zapraszamy do kontaktu i negocjacji!