IC-Verpackungen: ICs gehören zu den wesentlichen Bestandteilen fast jeder Technologie, so dass sie weiterhin ein starkes Wachstum erfahren. Sind Sie zufällig in der Elektronikindustrie tätig? Dann wissen Sie sicher, wie wichtig die IC-Verpackung ist. Mit einer effizienten IC-Verpackung können Sie eine Menge erreichen. Sie schützen Ihre elektronischen Produkte, wie z. B. Leiterplatten, vor Korrosion oder physischen Schäden.
Wenn Sie diesen Artikel lesen, werden Sie mehr über die Bedeutung der IC-Verpackung erfahren und sich selbst an den Spediteur wenden. Die meisten chinesischen PCB-Lieferanten bieten jedoch Verpackungen an. Noch besser: Sie lernen verschiedene Arten von IC-Verpackungen kennen und erfahren, welche für Sie am besten geeignet ist.
(Ein IC auf einem isolierten weißen Hintergrund)
1. Was ist eine IC-Verpackungen?
IC ist das Material, das ein Halbleiterbauelement enthält. Wenn du deine Leiterplatte öffnest, wirst du sie sehen. Andererseits ist das Gehäuse eine Hülle, die das Schaltungsmaterial umgibt, um es zu schützen, insbesondere vor Korrosion. Außerdem bietet es Platz für die einfache Montage von elektronischen Kontakten auf einer Leiterplatte.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) ist die Verpackung von wesentlicher Bedeutung, auch wenn sie am Ende des Prozesses steht. Daher ist die IC-Verpackung die Hülle, die die elektrischen Komponenten vor physischen Schäden und Korrosion schützen soll. Sie dient auch dazu, die Anschlussdrähte und Kontaktstifte zu halten, die ein Gerät mit externen Schaltkreisen verbinden.
2. Welche Arten von IC-Verpackungen gibt es?
Zwei Arten von IC-Gehäusen sind meist Standard. Sie hängen von der Art und Weise ab, wie sie auf einer Leiterplatte montiert werden. Sie sind:
2.1 Gehäuse mit Durchgangslochmontage
Der Aufbau des Durchsteckgehäuses ist einfach. Hier werden die Anschlussstifte durch eine einzige Seite der Leiterplatte hindurchgeführt und der andere Teil angelötet. Sie werden häufig in elektronischen Geräten eingesetzt, um Kosten- und Platzprobleme auf der Leiterplatte auszugleichen. Unter Durchsteckmontage finden wir die folgenden Arten von Gehäusen:
DIP-Gehäuse:
Dies sind einige der am häufigsten verwendeten IC-Gehäuse. Wenn Sie aufmerksam genug sind, werden Sie feststellen, dass die Stifte parallel zueinander liegen. Sie erstrecken sich auch etwas senkrecht und sind auf einem schwarzen Kunststoffgehäuse angeordnet. In den meisten Fällen ist das Gehäuse rechteckig. Je nach Größe und Unterschied in der PIN variieren die Gehäusegrößen. Meistens reichen die Zahlen von 4 bis 64. Es gibt verschiedene Arten von DIP-Gehäusen. Am weitesten verbreitet sind jedoch Molded Dual In-Line Package (MDIP) und Plastic Dual In-Line Package (PDIP).
IC-Verpackungen – Standard:
Standard ist ein weiterer Typ von Gehäusen mit Durchgangslochmontage. Falls Sie es noch nicht wussten: Standard ist die gebräuchlichste und beliebteste Art von IC-Gehäusen. Viele Leiterplattenbestücker und Unternehmen der Elektronikindustrie verlassen sich auf diese Gehäuseart. Der Abstand zwischen den Stiften beträgt hier 0,1 Zoll. Der Abstand zwischen den Anschlussreihen beträgt bei dieser Art von Verpackung 7,62 mm.
Schrumpfschlauch ：
Shrink ist ein weiteres beliebtes Gehäuse für die Montage integrierter Schaltungen durch Löcher. Obwohl Schrumpfgehäuse den Standardgehäusen recht ähnlich sind, beträgt der Anschlussabstand 1,778 mm. Sie sind etwas kleiner und neigen dazu, eine hohe Pin-Dichte zu erreichen.
IC-Verpackungen – Zickzack (ZIP) im linearen Gehäuse ：
Bei dieser Gehäuseart werden die Stifte senkrecht zur Leiterplatte eingefügt. Die Ausrichtung der Stifte in der Verpackung ist vertikal und tendiert dazu, nahe beieinander zu sitzen. Das lineare Zickzack-Gehäuse war in der Elektronikindustrie nicht sehr beliebt. Zigzag geht als eine kurzlebige Technologie in die Geschichte ein, die vor allem bei dynamischen RAM-Chips zum Einsatz kam. Heute denken nicht mehr so viele Elektronikhersteller daran, sie für IC-Gehäuse zu verwenden. Die meisten von ihnen setzen auf DIP-Gehäuse, Standard- und Schrumpfverpackungen.
2.1.1 Oberflächenmontierte Gehäuse
Die Oberflächenmontage ist eine Technologie, bei der die Komponenten auf einer nackten Leiterplatte platziert werden. Dieser Herstellungsprozess ist zwar recht schnell, kann aber auch seine Tücken haben. Defekte können durch die Miniaturisierung von Bauteilen entstehen, die bei dieser Art von Technologie üblich ist.
Wenn man Teile nahe beieinander anordnet, wird es unmöglich, Defekte zu erkennen. Dennoch handelt es sich um eine Form des IC-Packaging. Hersteller können IC-Gehäuse für die Oberflächenmontage auf zwei Arten herstellen, die im Folgenden erläutert werden:
L-förmiges Gehäuse mit kleinen Anschlüssen – Diese Art von Gehäuse besteht aus flügelartigen Anschlüssen. Diese Anschlüsse neigen dazu, sich in beide Richtungen L-förmig aus dem Gehäuse herauszuziehen. Die Hersteller können sie aufgrund ihrer einfachen rechteckigen Form mit horizontalen Kanten leicht auf der Platine montieren. Diese Art von Gehäusen wird häufig in integrierten Schaltkreisen verwendet, um Flash-Speicher und RAM zu betreiben.
Ball Grid Array (BGA) – Ein Ball Grid Array oder kurz BGA ist ein Chip, der ein oberflächenmontierbares Gehäuse trägt, wie man es vor allem in Computern findet. Aber im Gegensatz zu anderen IC-Gehäusen, bei denen ein Rand verbunden werden kann, ist bei BGA die gesamte untere Fläche leicht zu montieren. Aufgrund der kürzeren Kugelverbindungen bieten BGAs ICs einige der höchsten Geschwindigkeiten. Ball Grid Arrays sind andere Arten von IC-Gehäusen, die Kunststoffformen verwenden.
2.2 IC-Verpackungen – Klassifizierung von IC-Gehäusen nach Struktur
Auf der Grundlage der Formgebung gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, IC-Gehäuse zu kategorisieren. Es gibt zwei gängige Arten von IC-Gehäusen: Lead-Frame-Gehäuse und Substrat-Gehäuse. Lead-Frame-Gehäuse werden in fast allen IC-Gehäusen häufig verwendet. Bei Leadframe-Gehäusen besteht der Rahmen aus einer dünnen Kupferschicht. Wichtig ist, dass bei dieser Art von Gehäuse nicht immer eine Größe für alle passt. Häufig fragen die Kunden nach maßgeschneiderten Leadframes. All dies hängt von der Größe der ICs auf der Leiterplatte ab.
Neben dem Lead-Frame-Typ gibt es noch den Substrattyp, bei dem die ICs auf einer Leiterplatte verpackt werden. Hier wird ein Gehäusesubstrat für die Verpackung der Kern-ICs verwendet. Das Lead-Frame-IC-Packaging gewährleistet die Übertragung der elektrischen Signale zwischen den ICs und der Leiterplatte. Diese Art der Verpackung ist ideal, da sie die teuren Halbleiter vor äußeren Einflüssen abschirmt.
Neben den grundlegenden Lead-Frame- und Substrat-IC-Gehäusen gibt es noch weitere, die erwähnenswert sind. 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 Anwendung findet. Am häufigsten werden sie für Sockel verwendet, wobei die Array-Gehäuse entweder quadratisch oder rechteckig sind. Pin-Grid-Gehäuse sind ideal für Prozessoren, die aus größeren Datenbussen bestehen, da sie die erforderlichen Verbindungen korrekt verarbeiten können. Diese Art der Verpackung integrierter Schaltungen hat einige Vorteile. Zum Beispiel gibt es viele Pins pro integriertem Schaltkreis und ist billiger als BGA.
IC-Verpackungen – Quadratisches Flachgehäuse (bleifreies Lead-Frame-Gehäuse)
So lange es ICs gibt, gibt es auch bleihaltige Verpackungen. Diese Verpackungsart ist leicht zu erkennen, da sie einen Halbleiterchip mit dem Rest des ICs in einer Kunststoffkapsel zeigt. Hier umgeben die Metallleitungen den Umfang des Gehäuses. Auch die quadratische flache Verpackung ist eine der am häufigsten verwendeten Verpackungsarten. Die meisten Leiterplattenhersteller verwenden diese Art von IC-Gehäuse bei der Herstellung ihrer Leiterplatten.
Quad Flat No-lead
Schließlich, und das ist wichtig, gibt es noch die Quad Flat No-lead IC-Gehäuse. Dabei handelt es sich um eine winzige oder eher Miniatur-IC-Verpackung. Diese Art der Verpackung hängt in der Regel von der Größe des Chips ab und ist in der Regel von der Montage auf der Oberfläche abhängig. Große integrierte Platinen sind größtenteils auf diese Bauart angewiesen. Sie sollten jedoch wissen, dass die Technologie der Oberflächenmontage (SMD) hier sinnvoll ist. Das flache, bleifreie Viereck-Gehäuse ist kostengünstig und eignet sich ideal für Anwendungen mit hohen Frequenzen. Dennoch sind sie relativ einfach zu bedienen und sehr zuverlässig.
(integrierter Schaltkreis mit Durchgangsbohrung)
3. IC-Verpackungen – Durchgangsbohrung und Oberflächenmontage
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei gängige IC-Bauarten: Durchgangsbohrungen und Oberflächenmontage. Im Folgenden sind die Bereiche aufgeführt, in denen der Vergleich beachtet werden sollte.
Abmessungen:
Für die Befestigung einer Durchgangsbohrung sind große Komponenten erforderlich. Wenn Sie die IC-Bemaßungen auf der Plattierungsbohrung PCB mit denen unter SMT vergleichen, sehen Sie einen großen Unterschied. SMT ermöglicht kleinere PCB-Größen, was bedeutet, dass die IC-Strukturen kleiner und kompakter sind als die eloxierten Durchgangsbohrungen.
Wenn Sie Bedenken hinsichtlich der Montage von IC haben, empfiehlt es sich, statt der Durchgangsbohrung eine Montage an der Oberfläche anzubringen. Da die Oberflächen sehr klein sind, können Sie auch Platz sparen.
IC-Verpackungen – Dichte der Komponenten:
Anders als bei der Durchgangsbohrung führt die Oberflächenmontage einer IC-Baugruppe zu einer hohen Komponentendichte. Mit einem Oberflächenmontagesatz kann alles auf kleinerer Fläche installiert werden. Wenn es sich um Durchgangsbohrungen handelt, ändert sich der Zustand, und die Komponenten in der Durchgangsbohrung sind häufig zu groß.
So können z. B. mehrere 14-oder 16-polige zweireihige Prozessoren mit einer Größe von ca. 0, 80 x 0, 35 Zoll nahtlos in einem Quadrat oder weniger untergebracht werden. Andererseits ist das nicht möglich, da es mit einer vergoldeten Bohrung umhüllt ist.
Korrektur von Baugruppenfehlern:
In gewisser Weise sind Fehler bei beiden Technologien anfällig. Wenn ein Fehler auftritt, muss er möglicherweise korrigiert oder korrigiert werden. Bei der Berücksichtigung der Fehlerkorrektur kann die Befestigung der Schmiernippel sehr schnell erfolgen.
Die Komponenten sind groß genug für die Anzeige und Wartung. SMT ist jedoch nicht immer so. Die Fehlerkorrektur ist schwierig, da diese Bauteile häufig klein sind und sich nahe beieinander befinden.
IC-Verpackungen – Elektromagnetische Verträglichkeit:
Die elektromagnetische Verträglichkeit ist die Fähigkeit elektronischer Komponenten, wie erwartet zu funktionieren. Sie sollten das in ihrer elektromagnetischen Umgebung tun.
SMT bietet eine bessere elektromagnetische Kompatibilität als eine Durchgangsbohrung. Der Grund hierfür ist, dass SMT einen kürzeren Rückgabepfad bereitstellt. Im Gegensatz zu Durchgangsbohrungen ist der Rückwärtspfad schneller, da Komponenten sich nahe beieinander befinden.
Kosten:
Im Gegensatz zu SMT können Sie mit Durchgangsbohrungen Kosten sparen. Beispielsweise ist für die Verwendung von Durchgangsbohrungen kein kompliziertes und kostspieliges Gerät erforderlich.
Diese Installation kann letztendlich Hunderttausende von Dollar für den Schaltkreishersteller einsparen. Bei der Montage von Oberflächen sind die Herstellungskosten jedoch oft etwas höher. Der Hersteller muss beispielsweise den Player verwenden, einer der teuersten Märkte.
(Oberflächenmontage PCB)
4. IC-Verpackungen – Material für integrierte Schaltungen
Electronic Packaging ist eine der dichtesten Anwendungen der letzten Zeit. Der Hersteller benötigt hier mehrere Materialien.
IC-Montage – Materialtyp:
Zu den Materialtypen gehören Halbleiter, Glas, Keramik, Verbundmaterialien, Metall und Polymer. Glas und Keramik werden als Isolierungs-oder Elektromedium verwendet, während Polymere als Leiter agieren.
Andererseits fungiert das Metall als Leiter in der Verpackung. Verbundwerkstoffe enthalten eine Mischung von Materialien, die als elektrische Leiter oder thermische Verstärker fungieren können.
IC-Verpackung – Das Patch-Material：
Sollten Sie sich in einer solchen Situation befinden, müssen Sie Flicken anfertigen. Ein Flicken ist ein Stück Stoff, das eine unerwünschte Öffnung abdeckt.
Es gibt eine Vielzahl von Flickmaterialien, die Sie verwenden können. Bei IC-Verpackungen können Sie mehrere davon verwenden. Das ideale Material ist jedoch ein piezoelektrisches Material.
IC-Verpackungen – Dichtmittel：
Wenn es um die IC-Verpackung geht, hört man oft von einer Versiegelung. Aber was sind Klebstoffe und welche Verwendungsmöglichkeiten gibt es? Wie der Name schon sagt, ist ein Klebstoff ein Material, das Menschen verwenden, um etwas zu versiegeln, das sie verschließen wollen. Die Hauptfunktion von Dichtungsmitteln besteht darin, sicherzustellen, dass die Verschlüsse entweder wasserdicht oder luftdicht sind.
Bei der Verpackung von ICs sind Dichtungsmittel notwendig, da sie dafür sorgen, dass Wasser oder Luft den Rest des ICs nicht beschädigen. Aus diesen Gründen sind Verklebungen obligatorisch. Silikondichtmittel gehören zu den idealen Klebstofftypen. Sie sind langlebig und schützen die gesamte Verpackung perfekt vor Korrosion.
(IC-Verpackungsmaterialien)
5. Montagemethode der IC-Verpackungen
Bei der IC-Montage werden die auf dem IC befindlichen Ausgangs- und Eingangs-Bondpads elektronisch mit den entsprechenden Bondpads des Gehäuses verbunden. In unserem Fall ist das Gehäuse eine Leiterplatte auf Systemebene. Es gibt mehrere Arten von IC-Gehäusen, die Hersteller verwenden. Zu den gängigsten gehören die folgenden:
IC-Gehäuse-Dual-in-line-Gehäuse ：
Ein Dual-in-Line-Package, kurz DIP, ist eine der gängigsten Montagemethoden für IC-Packages. Ein Dual-in-Line-Gehäuse ist ein Gehäuse für elektronische Bauteile, das aus einem rechteckigen Gehäuse besteht. Es hat zwei nebeneinander liegende parallele Reihen von elektrischen Anschlussstiften.
Beachten Sie, dass das Gehäuse entweder mit Durchgangslöchern auf der Leiterplatte befestigt oder einfach in einen Sockel eingesetzt werden kann. Wenn Sie aufmerksam genug sind, werden Sie feststellen, dass die meisten Leute DIP als DIP bezeichnen
Hier, die Gesamtzahl der Stifte. Ein Mikroschaltkreis-Gehäuse mit zwei Reihen, die aus acht vertikalen Anschlüssen bestehen, wäre zum Beispiel ein DIP18.
IC-Gehäuse – Kleines Umrissgehäuse ：
Ein Small Outline Package ist eine weitere IC-Packaging-Methode, die von den Herstellern verwendet wird, um ICs zu verpacken, 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 Gehäusebreite 3,9 mm beträgt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Abmessungen je nach Gehäuse unterschiedlich sind.
IC-Gehäuse – Ball-Grid-Array ：
Bei den Ball-Grid-Arrays werden verschiedene Baugruppen verwendet, um Gehäuse mit 250 bis 1089 Ein- und Ausgängen bereitzustellen. Es ist auch eine der häufigsten IC-Montagemethoden.
IC-Gehäuse-Quad Flat Package ：
Das Quad Flat Package ist eine IC-Montagemethode, die von vielen Herstellern verwendet wird. Der Grund für seine häufige Verwendung ist, dass es aus einem wichtigen Grund möglich ist.
Es ermöglicht die einfache Verwendung von SMD-ICs, die eine hohe Anzahl von Verbindungen aufweisen, in elektronischen Schaltungen. Integrierte Quad-Flat-Pack-Schaltungen gibt es in verschiedenen Formaten mit einer unterschiedlichen Anzahl von Stiften.
(Ein IC-Gehäuse mit zwei Leitungen)
6. Wie sollten wir die Art der IC-Verpackung wählen?
Bevor wir fortfahren, müssen wir betonen, wie wichtig eine gute Verpackung ist. Integrierte Schaltungen müssen in einem Gehäuse untergebracht werden, um eine reibungslose Handhabung und Montage auf den Leiterplatten zu gewährleisten. Die Wahl des richtigen Gehäuses ist von entscheidender Bedeutung, da so Schäden und Korrosion vermieden werden können. Wie wählt man also die richtige Art der IC-Verpackung aus? Lesen Sie weiter, um zu verstehen.
Anzahl der E/ A-Vorgänge-Die Anzahl der E/ A-Vorgänge ist zunächst wichtig, wenn Sie ein Paket auswählen. Hier ist BGA die beste Wahl für die hohe Anzahl an Stiften. Aber wenn Sie eine niedrigere Anzahl an Stiften auf dem Markt suchen, ist das QFN-Paket die ideale Wahl.
Wärmemanagement: Zweitens müssen Sie sich mit Wärmemanagement befassen. Der integrierte Schaltkreis ist jetzt kleiner, benötigt jedoch eine größere Sperrschicht, um das Leck von elektrischen und thermischen Komponenten zu verhindern. Sprechen Sie diese Funktionen unbedingt mit Ihrem PCB-Anbieter. Daher werden sie wahrscheinlich zu viel Wärme produzieren, was auch für die Wärmeverwaltung von großer Bedeutung ist. Auf der anderen Seite zeigt BGA oft eine effiziente Wärmeentwicklung, weshalb man sie vielleicht suchen möchte.
Hochgeschwindigkeits-E/ A – Bei der Auswahl eines IC-Gehäuses sind Aspekte wie Hochgeschwindigkeits-E/ A zu berücksichtigen. Es ist zu keinem Zeitpunkt sinnvoll, die Qualität des Pakets zu beeinflussen, um die IC-E/ A-Signale miteinander zu verbinden. Um ein optimales Hochfrequenzsignal zu erzielen, sollten Sie BGA in Betracht ziehen.
PCB-Montage-Schließlich ist die PCB-Montage wichtig. Könntest du dein IC-Paket so schnell wie möglich einbauen? Stellen Sie sicher, dass Sie dies im Voraus berücksichtigen, denn nicht jeder Anbieter kann Ihnen genau das bieten, was Sie benötigen.
(Einbau des integrierten Schaltkreischips)
7. Verwendung und Vorteile der integrierten Schaltung
Der integrierte Schaltkreis spielt bei fast allen elektronischen Schaltkreisen eine wichtige Rolle. Sie verarbeiten alle Daten und Berechnungen. IC ist auch eines der wichtigsten Elemente zum Speichern von Daten. Ohne einen integrierten Schaltkreis funktionieren elektronische Schaltkreise wie z. B. PCB nicht ordnungsgemäß.
Die IC-Bauart bietet verschiedene Vorteile. So wird z. B. durch eine integrierte Schaltung sichergestellt, dass die Komponenten nicht beschädigt oder korrodiert sind. Außerdem wird sichergestellt, dass das System über genügend Strom verfügt.
Die IC-Bauweise ist auch hilfreich, da sie als“ dezentrale“ Verbindung von IC-Leitungskernen dient. Die box erweitert diese Mechanismen auf die Bereiche mit breiten Abständen, die von den meisten PCB-Herstellern benötigt werden.
(korrekt gekapselte IC)
Fazit
Wie Sie sehen, sind die IC-Kabel für elektronische Systeme viel komplizierter als Sie denken. Neue und alte Spieler in der elektronischen Welt müssen ein eindeutiges Verständnis davon haben.
So kann man mit den neuen Entwicklungen in diesem Raum Schritt halten.
Haben Sie Fragen zu den verschiedenen Arten von IC-Paketen oder zu PCB-Objekten? Wählen Sie eine optionale Workstation aus, die Sie verwirren kann. Egal, ob Sie Platinen einseitig drucken, Platinen beidseitig bedrucken oder eine andere Art von Platine verwenden, Sie können sich an uns wenden. Wir sind stolz darauf, unseren Kunden die Informationen zur Verfügung zu stellen, die sie benötigen, um fundierte Entscheidungen über elektronische Teile zu treffen.
