IC-Verpackung:Wie sollten wir verschiedene Arten von IC-Verpackung auswählen?

IC ist eine der wesentlichen Komponenten fast jeder Technologie, daher unterliegen sie weiterhin einem starken Wachstum. Arbeiten Sie zufällig in der Elektronikbranche? Wenn ja, dann müssen Sie die Bedeutung der IC-Verpackung verstehen. Mit effizientem IC-Packaging können Sie viel erreichen. Sie schützen Ihre elektronischen Produkte, wie z. B. Leiterplatten, vor Korrosion oder physischen Beschädigungen.

Wenn Sie diesen Artikel lesen, werden Sie mehr darüber erfahren, wie wichtig es ist, dass IC den Spediteur selbst kontaktiert. Die meisten chinesischen PCB-Lieferanten stellen jedoch Verpackungen bereit. Besser noch, Sie lernen verschiedene Arten von IC-Verpackungen kennen und erfahren, welche am besten zu Ihnen passt.

(Ein IC auf einem isolierten weißen Hintergrund)

1. Was ist IC-Verpackung?

IC ist das Material, das ein Halbleiterbauelement enthält. Wenn Sie Ihre Leiterplatte öffnen, sehen Sie sie. Andererseits ist das Gehäuse ein Gehäuse, das das Schaltungsmaterial umgibt, um es insbesondere vor Korrosion zu schützen. Es bietet auch Platz für die einfache Montage elektronischer Kontakte auf einer Leiterplatte.

Bei der Herstellung von ICs ist die Verpackung von entscheidender Bedeutung, obwohl sie im Prozess an letzter Stelle steht. Daher ist die IC-Verpackung das Gehäuse, dessen Ziel es ist, elektrische Komponenten vor physikalischer Beschädigung und Korrosion zu schützen. Es hilft auch beim Halten von Leitungen und Kontaktstiften, die ein Gerät mit externen Schaltkreisen verbinden.

2. Welche Arten von IC-Verpackungen gibt es?

Zwei Arten von IC-Verpackungen sind meistens Standard. Sie hängen von ihrer Art der Montage auf einer Leiterplatte ab. Sie sind:

2.1 Durchsteckmontagepaket

Das Design des Durchsteckmontagepakets ist einfach. Hier montieren Sie die Anschlussstifte durch eine einzelne Seite der Platine und löten auf der anderen Seite. Sie werden häufig in elektronischen Geräten verwendet, um die Kosten- und Platzbeschränkungen einer Platine auszugleichen. Unter Durchsteckmontage finden Sie die folgenden Pakettypen:

DIP-Paket ：

Dies sind einige der IC-Pakete, auf die man sich am meisten verlässt. Wenn Sie scharf genug sind, werden Sie feststellen, dass die Stifte parallel zueinander sind. Sie erstreckten sich auch etwas senkrecht und legten sich auf ein schwarzes Kunststoffgehäuse. Das Gehäuse ist in den meisten Fällen rechteckig. Je nach Größe und PIN-Unterschied variieren die Paketgrößen. Meistens reichen die Nummern von 4 bis 64. Es gibt verschiedene Arten von DIP-Paketen. Am gebräuchlichsten sind jedoch Moulded Dual In-Line Package (MDIP) und Plastic Dual In-Line Package (PDIP).

Standard ：

Standard ist eine andere Art von Gehäuse für die Durchsteckmontage. Falls Sie es noch nicht wussten:Standard ist die gebräuchlichste und beliebteste Art der IC-Verpackung. Viele Leiterplattenbestücker und solche in der Elektronikindustrie verlassen sich auf diese Art der Verpackung. Der Abstand der Stifte beträgt hier 0,1 Zoll. Der Abstand zwischen den Anschlussreihen beträgt bei dieser Verpackungsart 7,62 mm.

Verkleinern ：

Schrumpfen ist auch ein weiteres beliebtes Montagepaket für integrierte Schaltungen mit Durchgangsbohrung. Obwohl Shrinks den Standard-Shrinks recht ähnlich sind, beträgt der Minenabstand 1,778 mm. Sie sind etwas kleiner und verwenden in der Regel Gehäuse mit hoher Pin-Dichte.

Zickzack (ZIP) im linearen Paket ：

Das Einstecken der Stifte bei dieser Art der Verpackung erfolgt senkrecht zur Leiterplatte. Die Ausrichtung der Stifte im Gehäuse ist vertikal und neigt dazu, nahe beieinander zu sitzen. Zickzack-Linearverpackungen waren in der Elektronikindustrie nicht so beliebt. Zigzag geht als kurzlebige Technologie in die Geschichte ein, die vor allem in dynamischen RAM-Chips stark zum Einsatz kam. Heutzutage denken nicht mehr so ​​viele Elektronikhersteller daran, es als IC-Pakete zu verwenden. Die meisten von ihnen verlassen sich auf DIP-Pakete, Standard- und Schrumpfverpackungen.

2.1.1 Oberflächenmontierte Verpackung

Surface Mount Packaging ist die Technologie, bei der Komponenten auf einer blanken Leiterplatte aufgenommen und platziert werden. Während dieser Herstellungsprozess ziemlich schnell ist, kann er auf der anderen Seite mit Mängeln einhergehen. Aufgrund der Miniaturisierung von Komponenten, die bei dieser Art von Technologie üblich ist, können Defekte auftreten.

Wenn Sie Teile nahe beieinander platzieren, ist es unmöglich, Fehler zu erkennen. Dennoch handelt es sich um eine Form der IC-Verpackung. Hersteller können IC-Gehäuse für die Oberflächenmontage auf zwei Arten erreichen, wie unten erläutert:

Kleines L-förmiges Bleipaket – Diese Art von Verpackung besteht aus Gull-Wing-Leads. Diese Leitungen neigen dazu, sich L-förmig in beide Richtungen korrekt aus dem Körper herauszuziehen. Hersteller können sie aufgrund ihrer einfachen rechteckigen Formen mit horizontalen Kanten leicht auf der Platine montieren. Diese Arten von Gehäusen sind in integrierten Schaltkreisen weit verbreitet, die zur Stromversorgung von Flash-Speichern und RAM verwendet werden.

Ball Grid Array (BGA) – Ein Ball Grid Array oder BGA, kurz gesagt, ist ein Chip, der ein oberflächenmontiertes Gehäuse trägt, das hauptsächlich in Computern zu finden ist. Aber im Gegensatz zu anderen IC-Gehäusen, bei denen ein Perimeter angeschlossen werden kann, ist die gesamte untere Oberfläche einfach auf BGA montierbar. Basierend auf kürzeren Kugelverbindungen werden Sie feststellen, dass BGAs ICs einige der höchsten Geschwindigkeiten bieten. Ball Grid Arrays sind andere Arten von IC-Gehäusen, die Kunststoffformen verwenden.

2.2 Klassifizierung von IC-Gehäusen nach Struktur

Basierend auf der Formation gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie wir IC-Gehäuse kategorisieren können. Es gibt zwei übliche Typen von IC-Gehäusen:den Leiterrahmentyp und den Substrattyp. Lead-Frame-Packaging findet in fast allen IC-Packaging eine starke Verwendung. Beim Leadframe-Packaging besteht der Rahmen aus einer dünnen Kupferschicht. Es ist wichtig zu beachten, dass bei dieser Art von Verpackung eine Größe nicht immer für alle passt. Mehr als oft fragen Kunden nach kundenspezifischen Leadframes. All dies hängt von der Größe der ICs auf der Leiterplatte ab.

Neben dem Leadframe-Typ gibt es die Substrat-Typ-Verpackung von ICs auf einer Leiterplatte. Hier findet ein Gehäusesubstrat Verwendung beim Verpacken der Kern-ICs. Leadframe-IC-Packaging stellt die Übertragung elektrischer Signale zwischen den ICs und der Leiterplatte sicher. Diese Art der Verpackung ist ideal, da sie teure Halbleiter vor äußeren Belastungen schützt.

Abgesehen von der grundlegenden Leiterrahmen- und Substrattyp-IC-Verpackung gibt es andere, die es wert sind, erwähnt zu werden. Im Folgenden sind einige davon aufgeführt:

Pin-Grid-Array

Pin-Grid-Array ist ein Verpackungsstandard für integrierte Schaltungen, der in vielen Prozessoren der zweiten bis fünften Generation eine starke Anwendung findet. Das Socketing verlässt sich am meisten auf sie, wobei die Array-Pakete entweder quadratisch oder rechteckig sind. Das Stiftgitter ist ideal für Prozessoren, die aus Datenbussen mit größerer Breite bestehen, da sie die erforderlichen Verbindungen korrekt handhaben können. Diese Art der Verpackung integrierter Schaltungen bringt einige Vorteile mit sich. Zum Beispiel gibt es viele Pins pro integriertem Schaltkreis und billiger als BGA.

Quadratische Flachverpackung (bleifreie Leiterrahmenverpackung)

Seit es ICs gibt, gibt es auch bleihaltige Verpackungen. Dieser Verpackungstyp ist leicht zu identifizieren, da sie einen Halbleiterchip mit dem Rest der Kunststoffvergusskapselung des IC erkennen. Hier umgeben die Metallleiter den Umfang des Gehäuses. Auch der Name quadratische Flachverpackungen ist eine der am stärksten genutzten Verpackungsarten. Die meisten Leiterplattenhersteller verwenden diese Art von IC-Verpackung bei der Herstellung ihrer Leiterplatten.

Quad Flat ohne Blei

Schließlich, aber noch wichtiger, ist das bleifreie Quad-Flat-IC-Gehäuse. Es ist ein winziges oder eher miniaturisiertes IC-Gehäuse. Diese Art der Verpackung hängt typischerweise von der Größe des Chips ab und ist am häufigsten bei der Oberflächenmontage. Größte integrierte Schaltungsplatinen verlassen sich hauptsächlich auf diese Art der Verpackung. Sie müssen jedoch wissen, dass die Surface Mount Device (SMD)-Technologie hier stark zum Einsatz kommt. Quad Flat No-Lead-Packung ist kostengünstig und ideal für den Hochfrequenzeinsatz. Dennoch sind sie relativ einfach zu bedienen und in Sachen Zuverlässigkeit sehr hoch.

(Ein Durchgangsloch-IC)

3. Durchsteckmontage VS Oberflächenmontage

Wie bereits erwähnt, sind zwei Arten von IC-Gehäusen üblich:Durchsteckmontage und Oberflächenmontage. Die folgenden Bereiche sind bemerkenswerte Vergleichsbereiche zwischen den beiden.

Größe ：

Die Durchsteckmontage eines Gehäuses erfordert große Komponenten. Wenn Sie die Größen von ICs auf durchkontaktierten Leiterplatten und denen unter SMT vergleichen, werden Sie einen großen Unterschied feststellen. SMT ermöglicht eine kleinere Leiterplattengröße, was bedeutet, dass die ICs hier klein und kompakt sind, anders als bei plattierten Durchgangslöchern.

Wenn Sie beim Verpacken Ihrer ICs Bedenken hinsichtlich der Größe haben, ist die Oberflächenmontage die bessere Wahl als die Durchsteckmontage. Da die Oberflächenmontage klein ist, bedeutet dies, dass Sie auch Platz sparen können.

Komponentendichte:

Oberflächenmontierte IC-Packaging führt im Gegensatz zu Through-Hole-Packaging zu einer hohen Komponentendichte. Mit der Oberflächenmontage ist es möglich, alles auf viel kleinerem Raum unterzubringen und gleichzeitig Funktionalität zu erreichen. Nicht so beim Durchgangsloch, wo Bauteile tendenziell zu groß sind.

Beispielsweise passen mehrere 14- oder 16-Pin-Dual-Inline-Prozessoren, die etwa 0,80 Zoll x 0,35 Zoll messen, perfekt in eine Fläche von einem Quadratzoll oder weniger. Aber auf der anderen Seite wäre dies unmöglich, wenn es sich um eine durchkontaktierte Verpackung plattiert hätte.

Montagefehlerkorrektur:

Irgendwann treten Fehler auf, unabhängig von der Art der verwendeten Technologie. Beim Auftreten von Fehlern können Korrekturen oder Reparaturen erforderlich sein. Bei der Fehlerkorrektur kann man mit durchkontaktierten Gehäusen recht schnell vorankommen.

Die Komponenten sind groß genug für Sichtbarkeit und einfache Reparatur. Aber das ist bei SMT nicht immer der Fall. Da die Teile in der Regel klein sind und nahe beieinander sitzen, wird die Fehlerkorrektur schwierig.

Elektromagnetische Verträglichkeit:

Elektromagnetische Verträglichkeit ist die Fähigkeit elektronischer Komponenten, wie gewünscht zu arbeiten. Sie sollten dies in ihrer elektromagnetischen Umgebung tun.

Es gibt eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit in SMT im Vergleich zu Durchgangsbohrungen. Der Grund dafür ist, dass SMT einen kürzeren Rückweg bietet. Der schnellere Rückweg ergibt sich, da die Komponenten im Gegensatz zum Durchgangsloch nahe beieinander sitzen.

Kosten ：

Mit Durchgangsloch gibt es im Gegensatz zu SMT einige erhebliche Kosteneinsparungen. Zum Beispiel erfordert das Verpacken mit Durchgangsloch keine detaillierte und teure Ausrüstung.

Diese Art der Montage kann Schaltungsherstellern Hunderttausende von Dollar sparen. Bei der Oberflächenmontage sind die Herstellungskosten jedoch tendenziell etwas höher. Beispielsweise müssen Hersteller eine Bestückungsmaschine einsetzen, einen der teuersten Märkte.

(Eine oberflächenmontierte Leiterplatte)

4. Verpackungsmaterial für integrierte Schaltkreise

Electronic Packaging ist in letzter Zeit eine der materialintensivsten Anwendungen. Hersteller müssen hier mehrere Materialien verwenden.

IC-Verpackung – Materialarten:

Zu den Materialtypen gehören hier Halbleiter, Gläser, Keramiken, Verbundwerkstoffe, Metalle und Polymere. Gläser und Keramiken wirken als Isolatoren oder Dielektrika, während Polymere als Leiter wirken.

Metalle hingegen wirken als Leiter in der Verpackung. Verbundwerkstoffe enthalten eine Mischung aus Materialien, die als elektrische Leiter oder thermische Verbesserungen dienen können.

IC-Verpackung – Das Patch-Material:

Sie müssen verwenden, um Patches zu erstellen, wenn Sie sich in einer solchen Situation befinden. Ein Flicken ist ein Stück Stoff, das eine unerwünschte Öffnung abdeckt.

Es gibt viele Flickenmaterialien, die Sie verwenden können. Beim IC-Packaging können Sie mehrere davon verwenden. Einige der idealen Materialien sind jedoch piezoelektrische Materialien.

IC-Verpackung – Dichtungsmittel:

Zu guter Letzt, wenn es um IC-Verpackungen geht, hört man oft von einem Dichtungsmittel. Aber was sind Anleihen und einige ihrer Verwendungen? Wie der Name schon sagt, ist ein Klebstoff ein Material, mit dem Einzelpersonen alles versiegeln, was sie verschließen möchten. Die Hauptfunktion von Dichtungsmitteln besteht darin, sicherzustellen, dass die Dichtungsvorrichtungen entweder wasser- oder luftdicht sind.

Während der IC-Verpackung sind Dichtungsmittel erforderlich, da sie sicherstellen, dass Wasser oder Luft den Rest des ICs nicht beschädigen. Aus diesen Gründen sind Anleihen obligatorisch. Silikondichtmittel sind eine der idealen Arten von Klebstoffen, die verwendet werden können. Sie sind langlebig und schützen das Gesamtpaket perfekt vor Korrosion.

(IC-Verpackungsmaterialien)

5. Montageverfahren der IC-Verpackung

Die IC-Baugruppe verbindet die auf dem IC befindlichen Ausgangs- und Eingangsbondpads elektronisch mit den entsprechenden Bondpads auf dem Gehäuse. In unserem Fall ist die Box eine Leiterplatte auf Systemebene. Es gibt verschiedene Arten von IC-Verpackungen, die Hersteller verwenden. Einige der häufigsten sind die folgenden:

IC-Verpackung – Dual-in-line-Paket ：

Ein Dual-in-line-Gehäuse oder kurz DIP ist eine der gebräuchlichsten Montagemethoden für IC-Gehäuse. Ein Dual-Inline-Paket ist ein elektronisches Gerätepaket, das aus einem rechteckigen Gehäuse besteht. Es hat zwei benachbarte parallele Reihen von elektrischen Verbindungsstiften.

Beachten Sie, dass die Box entweder durch eine Durchgangsbohrung auf der Leiterplatte montiert oder einfach in eine Buchse gesteckt werden kann. Wenn Sie eifrig genug sind, werden Sie feststellen, dass die meisten Leute DIP auf DIPn beziehen . Hier, n bezieht sich auf die Gesamtzahl der Pins. Beispielsweise wäre ein Mikroschaltkreisgehäuse mit zwei Reihen, die aus acht vertikalen Leitungen bestehen, ein DIP18.

IC-Verpackung – Small Outline Package  ：

Ein Small Outline Package ist eine weitere IC-Packungsmontagemethode, die Hersteller verwenden, um IC-Packaging zu erzielen, insbesondere wenn sie klein sind. Das Small Outline Package ist etwas schmaler und kürzer als DIPs. Der Abstand von Seite zu Seite beträgt 6 mm, während die Körperbreite 3,9 mm beträgt. Beachten Sie jedoch, dass sich die Abmessungen je nach Paket unterscheiden.

IC-Verpackung – Ball Grid Array  ：

Die Ball-Grid-Arrays verwenden verschiedene Baugruppen, um Pakete mit 250 bis 1089 Ein- und Ausgängen bereitzustellen. Es ist auch eine der gebräuchlichsten IC-Montagemethoden.

IC-Verpackung – Quad Flat Package:

Das Quad Flat Package ist eine IC-Bestückungsmethode, die viele Hersteller verwenden. Der Grund für seine starke Nutzung ist, dass es aus einem großen Grund möglich ist.

Es ermöglicht SMD-ICs, die aus hohen Verbindungen bestehen, eine einfache Verwendung in elektronischen Schaltungen zu finden. Integrierte Quad-Flat-Pack-Schaltungen gibt es in verschiedenen Formaten mit Pins unterschiedlicher Anzahl.

(Ein Dual-in-line-IC-Gehäuse)

6. Wie sollten wir die Art der IC-Verpackung wählen?

Bevor wir fortfahren, müssen wir die Bedeutung einer guten Verpackung betonen. Integrierte Schaltungen müssen in einem Gehäuse bleiben, um eine reibungslose Handhabung und Montage auf den Leiterplatten zu gewährleisten. Die Wahl des richtigen Pakets ist entscheidend, um Schäden und Korrosion zu vermeiden. Wie wählen Sie also die richtige Art von IC-Verpackung aus? Lesen Sie weiter, um zu verstehen.

• Die Anzahl der I/Os – Zunächst einmal ist die Anzahl der I/Os bei der Auswahl des Pakets von Bedeutung. Hier sind BGAs aufgrund ihrer hohen Pinzahlen am besten geeignet. Wenn Sie jedoch auf dem Markt nach einer geringeren Pinanzahl suchen, ist das QFN-Gehäuse ideal für Sie.
• Wärmemanagement – ​​Zweitens müssen Sie Dinge berücksichtigen, die mit dem Wärmemanagement zu tun haben. Heutzutage sind die Größen der ICs tendenziell kleiner, aber mit umfangreicheren Lötmasken, um ein Auslaufen elektrischer und thermischer Komponenten zu verhindern. Besprechen Sie die Möglichkeiten unbedingt mit Ihrem PCB-Lieferanten. Daher produzieren sie höchstwahrscheinlich zu viel Wärme, ein Grund, warum das Wärmemanagement wichtig ist. Auf der anderen Seite neigen BGAs zu einer effektiven Wärmeableitung, weshalb Sie sich vielleicht für sie entscheiden sollten.
• Hochgeschwindigkeits-I/Os – Drittens sollten Sie bei der Auswahl Ihres IC-Gehäuses auf Dinge wie Hochgeschwindigkeits-I/Os achten. Zu keinem Zeitpunkt möchten Sie die Qualität des Gehäuses beeinträchtigen, um die IC-E / A-Signale miteinander zu verbinden. Für die besten Hochfrequenzsignale sollten Sie Flip-BGA in Betracht ziehen.
• PCB-Montage – Schließlich kommt es auf die PCB-Montage an. Können Sie Ihr IC-Gehäuse innerhalb kürzester Zeit bestücken lassen? Berücksichtigen Sie diesen Faktor im Vorfeld, denn nicht jeder Anbieter kann Ihnen das bieten, was Sie sich wünschen.

(Ein korrekt zusammengebauter IC-Chip)

7. Einsatz und Vorteile von IC-Packaging

IC spielt mehrere wesentliche Rollen in fast allen elektronischen Schaltungen. Sie übernehmen die gesamte Verarbeitung von Daten und Berechnungen. IC ist auch eines der kritischsten Elemente beim Speichern von Daten. Ohne ICs funktioniert eine elektronische Schaltung (z. B. eine Leiterplatte) nicht wie beabsichtigt.

Die IC-Verpackung weist mehrere bemerkenswerte Vorzüge auf. Beispielsweise gewährleistet das IC-Packaging den Schutz des Bauteils vor Beschädigung und Korrosion. Es sorgt auch für einen ausreichenden Stromfluss im gesamten System.

Das IC-Gehäuse ist ebenfalls vorteilhaft, da das Gehäuse als Mechanismus zum „Auseinanderspreizen“ der Verbindungen von dem engen Abstand auf dem IC-Die fungiert. Die Box verteilt diese Mechanismen auf breite Rasterbereiche, die die meisten PCB-Hersteller benötigen.

(Richtig verpackte ICs)

Zusammenfassung

Wie Sie gesehen haben, gibt es bei IC-Verpackungen für Elektroniksysteme viel mehr, als Sie vielleicht glauben zu wissen. Spieler, sowohl alte als auch neue in der Elektronikwelt, müssen sich ein klares Bild von ihnen machen.

Auf diese Weise ist es möglich, hier über neue Entwicklungen auf dem Laufenden zu bleiben.

Haben Sie Fragen zu den verschiedenen Arten von IC-Gehäusen oder zu Leiterplatten? Fühlen Sie sich frei, Leiterplatten einzukaufen, verschiedene Dinge könnten Sie verwirren. Ob Sie sich für eine einseitige Leiterplatte, eine doppelseitige Leiterplatte oder eine andere Art von Leiterplatte entscheiden, Sie können uns kontaktieren. Wir sind stolz darauf, unseren Kunden die Informationen zur Verfügung zu stellen, die sie benötigen, um fundierte Entscheidungen über elektronische Teile für ihr Unternehmen zu treffen.