ประเภทและแพ็คเกจของชิป

วงจรรวม (IC) เป็นรากฐานสำคัญของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ พวกเขาเป็นหัวใจและสมองของวงจรส่วนใหญ่ มีอยู่ทั่วไปและคุณสามารถพบมันได้ในเกือบทุกแผงวงจร

วงจรรวมคือชุดของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ ตัวเก็บประจุ ฯลฯ ทั้งหมดนี้อัดแน่นอยู่ในชิปขนาดเล็กและเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการทำงานที่ซับซ้อน มีหมวดหมู่การทำงานหลายประเภท: วงจรลอจิกเกต, แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ, ตัวจับเวลา, ตัวควบคุม, ตัวควบคุมวงจร, ตัวควบคุมลอจิก, ไมโครโปรเซสเซอร์, หน่วยความจำ... ฯลฯ

ไอซีภายใน

ด้านในของชิปเป็นโครงสร้างวงจรที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยเวเฟอร์ซิลิคอน ทองแดง และวัสดุอื่นๆ ซึ่งเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ทรานซิสเตอร์ หรือส่วนประกอบอื่นๆ ในวงจร ในตอนแรกชิปถูกสร้างขึ้นบนเวเฟอร์ซิลิคอนทรงกลม และหลังจากเดินสายไฟเสร็จสิ้น เวเฟอร์จะถูกตัดเป็นชิ้นเล็กๆ เพื่อสร้างชิป ตัวชิปมีขนาดเล็ก และชิปเซมิคอนดักเตอร์และชั้นทองแดงที่ประกอบด้วยนั้นบางมาก การเชื่อมต่อระหว่างชั้นต่างๆ มีความซับซ้อน

ชิปเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของวงจรแอปพลิเคชัน เนื่องจากชิปมีขนาดเล็กเกินกว่าจะเชื่อมหรือต่อได้ เพื่อให้การเชื่อมต่อวงจรกับชิปง่ายขึ้น จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการบรรจุชิป เทคโนโลยีการบรรจุด้วยชิปจะเปลี่ยนชิปซิลิคอนขนาดเล็กที่ละเอียดอ่อนให้กลายเป็นชิปสีดำที่เราทุกคนคุ้นเคย

ไอซีบรรจุภัณฑ์

เทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์สร้างชิปที่เสร็จแล้วและต่อขยายเพื่อให้เชื่อมต่อโครงสร้างกับวงจรอื่นๆ ได้ง่ายขึ้น การเชื่อมต่อภายนอกแต่ละอันบนชิปจะเชื่อมต่อผ่านลวดทองความยาวเล็กน้อยเข้ากับแพดหรือหมุดบนบรรจุภัณฑ์ พินคือขั้วบีบเงินบนวงจรชิป ซึ่งยังคงเชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของวงจร มีบรรจุภัณฑ์หลายประเภท แต่ละประเภทมีขนาด ประเภทการติดตั้ง และ/หรือจำนวนพินไม่ซ้ำกัน รูปด้านล่างแสดงรายการแพ็คเกจชิปหลายสิบชุด แต่ละแพ็คเกจมีชื่อเฉพาะของตัวเอง หมวดหมู่บรรจุภัณฑ์หลักบางประเภทมีรายละเอียดในบทความต่อไปนี้

เครื่องหมายขั้วและหมายเลขพิน

ชิปทั้งหมดมีขั้วกำกับอยู่ ตำแหน่งและฟังก์ชันของพินแต่ละตัวไม่ซ้ำกัน ซึ่งหมายความว่าแพ็คเกจจะต้องมีวิธีกำหนดการทำงานของแต่ละพิน ชิปส่วนใหญ่จะใช้รอยบากหรือจุดเพื่อระบุว่าพินใดอยู่ก่อน (บางครั้งทั้งสองอย่าง) เมื่อคุณรู้ว่าพินแรกอยู่ที่ไหน รหัสพินที่เหลือจะเพิ่มขึ้นทวนเข็มนาฬิกาบนชิป

โหมดการติดตั้ง

คุณสมบัติหลักที่โดดเด่นอย่างหนึ่งของประเภทแพ็คเกจชิปคือวิธีการติดตั้งชิปเข้ากับแผงวงจร บรรจุภัณฑ์ทั้งหมดจัดอยู่ในหนึ่งในสองประเภทการติดตั้งเหล่านี้: ทะลุผ่านรู (PTH) หรือยึดบนพื้นผิว (SMD หรือ SMT) โดยทั่วไปบรรจุภัณฑ์แบบมีรูทะลุจะมีขนาดใหญ่กว่าและใช้งานง่ายกว่า ออกแบบมาให้ทะลุด้านหนึ่งของบอร์ดแล้วบัดกรีไปอีกด้านหนึ่ง แพคเกจแพทช์พื้นผิวได้รับการออกแบบให้ตั้งอยู่บนด้านเดียวกันของบอร์ดและเชื่อมเข้ากับพื้นผิวบอร์ด หมุดของแพ็คเกจ SMD ควรมีสองประเภท โดยแบบหนึ่งดึงจากด้านข้างตั้งฉากกับชิป อีกอันอยู่ที่ด้านล่างของชิปและจัดเรียงเป็นเมทริกซ์ ส่วนประกอบรูปแบบนี้ไม่ "เหมาะสำหรับการประกอบด้วยตนเอง" มากนัก พวกเขามักต้องการเครื่องมือพิเศษเพื่อช่วยในกระบวนการนี้

เราจะแสดงภาพประกอบโดยละเอียดของรูปแบบบรรจุภัณฑ์ชิปทั่วไปต่างๆ ดังต่อไปนี้:

แพ็คเกจอินไลน์คู่ (DIP)

DIP ย่อมาจาก dual in-line package เป็นแพ็คเกจ IC ผ่านรูที่พบมากที่สุด ชิปเล็กๆ เหล่านี้มีหมุดขนานสองแถวและมีเปลือกพลาสติกสีดำทรงสี่เหลี่ยมยื่นออกมาในแนวตั้ง

SMD/SMT：พื้นผิวติด

ขณะนี้มีประเภทแพ็คเกจติดบนพื้นผิวที่หลากหลาย โดยปกติจำเป็นต้องสร้างรูปแบบการเดินสายไฟที่ตรงกับชิปบน PCB ล่วงหน้าและทำการเชื่อม การติดตั้ง SMT มักเป็นอุปกรณ์ที่ต้องใช้ระบบอัตโนมัติ

SOP：แพ็คเกจโครงร่างขนาดเล็ก

บรรจุภัณฑ์ SOP คือรูปแบบการยึดติดบนพื้นผิวที่ได้รับการพัฒนาสำหรับ DIP หากหมุดทั้งหมดบน DIP งอออกไปด้านนอกแล้วลดขนาดให้เหลือขนาดที่เหมาะสม สามารถสร้าง SOP แบบยึดด้านเดียวได้ แพคเกจนี้เป็นหนึ่งในชิ้นส่วน SMD ที่ง่ายที่สุดในการบัดกรีด้วยมือ บนแพ็คเกจ SOIC (Small-outline IC) โดยทั่วไปแต่ละพินจะห่างกันประมาณ 0.05 นิ้ว (1.27 มม.) SSOP(shrink Small-outline package) เป็นบรรจุภัณฑ์ SOIC เวอร์ชันลดขนาดลง แพ็คเกจ IC อื่นๆ ที่คล้ายกัน ได้แก่ TSOP (แพ็คเกจโครงร่างเล็กแบบบาง) และ TSSOP (แพ็คเกจโครงร่างเล็กแบบหดตัวแบบบาง)

QFP (แพ็คเกจแบนรูปสี่เหลี่ยม)

กางหมุด IC ออกทั้งสี่ทิศทางเพื่อให้ดูเหมือนแพ็คเกจแบนสี่ด้าน (QFP) QFP ics อาจมี 8 พินต่อด้าน (รวม 32 พิน) ถึง 70 พินต่อด้าน (รวมมากกว่า 300 พิน) ระยะห่างพินบน QFP IC โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 0.4 มม. ถึง 1 มม. มีรูปแบบย่อส่วนบางส่วนของแพ็คเกจ QFP มาตรฐาน, Thin QFP(TQFP: Thin QFP), Very Thin Thin (VQFP) และแพ็คเกจ Low Configuration (LQFP)

QFN (Quad Flat ไม่มีตะกั่ว)

การถอดพินของ QFP IC และการย่อพินไปที่มุมทั้งสี่ด้านจะทำให้คุณได้สิ่งที่ดูเหมือนแพ็คเกจ Quad-Flat No-leads (QFN) ตัวเชื่อมต่อบนแพ็คเกจ QFN มีขนาดเล็กกว่ามาก โดยแสดงอยู่ที่ขอบด้านล่างของ IC

แพ็คเกจ Thin (TQFN), Ultra-thin (VQFN) และ Micro-lead (MLF) เป็นรูปแบบหนึ่งของแพ็คเกจ QFN มาตรฐาน มีแม้กระทั่งแพ็คเกจไร้สารตะกั่วคู่ (DFN) และแพ็คเกจไร้สารตะกั่วคู่ (TDFN) แบบบางที่มีหมุดเพียงสองด้าน ไมโครโปรเซสเซอร์ เซ็นเซอร์ และไอซีใหม่อื่นๆ จำนวนมากมาในแพ็คเกจ QFP หรือ QFN ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega328 ยอดนิยมมีจำหน่ายในรูปแบบแพ็คเกจ TQFP และประเภท QFN (MLF) ในขณะที่ไมโครมาตรความเร่ง/ไจโรสโคป เช่น MPU-6050 มีจำหน่ายในรูปแบบไมโคร QFN

อาร์เรย์กริดบอล

สุดท้ายนี้ สำหรับวงจรรวมขั้นสูงอย่างแท้จริง ยังมีแพ็คเกจ Ball-Grid Array (BGA) นี่เป็นแพ็คเกจที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อนซึ่งมีการจัดเรียงลูกบอลบัดกรีขนาดเล็กในตารางสองมิติที่ด้านล่างของ IC บางครั้งลูกประสานจะติดเข้ากับชิปโดยตรง!

โดยทั่วไปแล้วแพ็คเกจ BGA จะใช้กับไมโครโปรเซสเซอร์ขั้นสูง หากคุณสามารถเชื่อม IC ที่ห่อหุ้ม bga ด้วยตนเองได้ คุณก็ถือว่าตัวเองเป็นช่างเชื่อมระดับปรมาจารย์ได้ โดยทั่วไป การวางบรรจุภัณฑ์เหล่านี้บน PCB ต้องใช้กระบวนการอัตโนมัติซึ่งรวมถึงเครื่องนำและวางและเตาหลอมกรดไหลย้อน

ไอซีทั่วไป

วงจรรวมแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในหลายรูปแบบจนครอบคลุมทุกอย่างได้ยาก ต่อไปนี้เป็นไอซีทั่วไปบางส่วนที่คุณอาจพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

1, ลอจิกเกต, ตัวจับเวลา, รีจิสเตอร์กะ

เนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญของวงจรรวม ลอจิกเกตจึงสามารถบรรจุลงในวงจรรวมของตัวเองได้ ไอซีลอจิกเกตบางตัวอาจมีเกตจำนวนเล็กน้อยในแพ็คเกจ และสามารถเชื่อมต่อลอจิกเกตภายในวงจรรวมเพื่อสร้างตัวจับเวลา ตัวนับ แลตช์ รีจิสเตอร์กะ และวงจรลอจิกพื้นฐานอื่นๆ วงจรอย่างง่ายเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถพบได้ในแพ็คเกจ DIP เช่นเดียวกับ SOIC และ SSOP

2,ไมโครคอนโทรลเลอร์, ไมโครโปรเซสเซอร์, FPGA

ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไมโครโปรเซสเซอร์ และ FPGA ล้วนเป็นวงจรรวมที่บรรจุทรานซิสเตอร์หลายพัน ล้าน หรือแม้แต่หลายพันล้านตัวไว้ในชิปขนาดเล็ก ส่วนประกอบเหล่านี้มีความซับซ้อนในการใช้งานและมีขนาดแตกต่างกันมาก ตั้งแต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิต เช่น ATmega328 ใน Arduino ไปจนถึงไมโครโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ 64 บิตที่ซับซ้อน เหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ ส่วนประกอบเหล่านี้มักเป็นวงจรรวมที่ใหญ่ที่สุดในวงจรด้วย ไมโครคอนโทรลเลอร์แบบธรรมดาสามารถพบได้ในแพ็คเกจตั้งแต่ DIP ไปจนถึง QFN/QFP โดยมีจำนวนพินตั้งแต่ 8 ถึง 100 เมื่อความซับซ้อนของส่วนประกอบเหล่านี้เพิ่มขึ้น ความซับซ้อนของบรรจุภัณฑ์ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย FPGA และไมโครโปรเซสเซอร์ที่ซับซ้อนสามารถมีพินได้มากกว่าหนึ่งพันพิน และสามารถใช้ได้ในแพ็คเกจขั้นสูงเท่านั้น เช่น QFN, LGA หรือ BGA

3 สเซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์ดิจิทัลสมัยใหม่ เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ มาตรความเร่ง และไจโรสโคป ล้วนรวมอยู่ในวงจรรวมเดียว โดยทั่วไปไอซีเหล่านี้จะมีขนาดเล็กกว่าไอซีอื่นๆ บนไมโครคอนโทรลเลอร์หรือบอร์ด โดยมีจำนวนพินอยู่ในช่วง 3 ถึง 20 ปัจจุบันในชิปควบคุมขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์จำนวนมากจะรวมเข้ากับไอซีโดยตรง

Fountyl Technologies PTE Ltd มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่: Pin chuck, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุน, เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก, คานสี่เหลี่ยมเซรามิก, แกนหมุนเซรามิก ยินดีต้อนรับสู่การติดต่อและการเจรจา！