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IC封装的不同类型及选择方法
从笨重的真空管到紧凑的真空管SMD在集成电路中,电子元件的外观或包装方式已经发生了很多变化。制造商一直致力于缩小集成电路的尺寸,此外,多种组件也逐渐集成到LSI、VLSI和ULSI设计中,以减少电路板上的组件数量。今天,几乎所有组件都有两种或两种以上不同类型的包,工程师可以从中选择最适合自己应用的包。在本文中,我们将了解其中的不同IC封装类型以及它们可以发挥作用的地方。
集成电路制造
在我们深入研究不同类型的IC包之前,让我们快速了解一下集成电路制造工艺。事实上,集成电路由单片电路、混合电路或薄膜电路组成。的IC制造步骤详情如下-
1.光刻技术-这是一个定义一种模式的过程,其中光刻胶材料均匀地应用在晶圆表面,然后烘烤硬化。随后,光通过包含掩模信息的十字线投射,并被选择性地移除。
2.蚀刻-去除晶圆表面不需要的材料。
3.沉积-通过物理气相沉积和化学气相沉积的方法,在晶圆上应用材料。
4.化学机械抛光-一种将化学浆液与腐蚀剂应用于晶圆表面的平面化技术。
5.氧化:在氧化过程中,氧(干氧化)或HO(湿氧化)分子将晶圆上的硅层转化为二氧化硅。
6.离子注入:最广泛使用的技术是将掺杂杂质引入半导体。电离粒子通过电场加速并瞄准半导体晶圆。
7.扩散:离子注入后的扩散步骤用于退火轰击诱导的晶格缺陷。
IC封装类型
这些封装根据它们安装在电路板上的方式分为两种。
通孔安装包
它们的设计方式是将引脚插入电路板的一侧,并在另一侧焊接。它们在尺寸上比另一种大。这些主要用于电子设备,以弥补电路板空间和成本限制。双内联包是通孔安装包的一个例子。
为了增加分类,通孔安装包有陶瓷和塑料类型。
这些都是使用最显著的IC包双内联封装(DIP)。就像在28-pin ATmega328,这些销钉彼此平行放置,垂直延伸,并放置在一个黑色的长方形塑料外壳上。大头针间距为0.1英寸。此外,由于不同封装中引脚数量的差异,封装的尺寸也有所不同。取值范围为4 ~ 64。这些引脚的放置方式可以调节到面包板的中心,而不会相互短路,甚至不会闷烧到pcb中。
有很多DIP封装类型、塑料双列直列包装(PDIP)和模制双列直插式封装(MDIP)是少数受欢迎的类型。进一步,它可以被分类为-
标准-这是最常见的包装。引脚之间间隔0.1英寸。
瘦—本包装中端子行间距为7.62mm。
缩小-与标准产品相似,但引线间距为1.778毫米。尺寸较小,它们使用高引脚密度包装。
锯齿线包(ZIP)-这种封装中的引脚垂直地插入电路板。这些引脚在封装中垂直排列,彼此更接近。这种封装的寿命很短,主要用于动态RAM芯片。其他类型的通孔包装包括CER-DIP其中铅距为2.54mm,机身采用陶瓷模压成型。而且,这里面使用的密封材料是玻璃。引脚网格阵列(PGA)铅距为2.54毫米,机身由陶瓷制成。所述引脚垂直于所述本体并可放置在网格上。这个通常适用于多针封装。
表面贴装封装
表面贴装封装是将元件直接安装或放置在印刷电路板表面的技术。尽管这种制造过程有助于快速完成工作,但它也增加了缺陷的几率。这是因为组件的小型化,也因为它们彼此安装得非常近。这反过来又导致在整个过程中检测故障变得极其重要。同样,表面贴装包装也使用陶瓷或塑料成型。
使用塑料模具的不同类型的表面贴装包如下-
小轮廓l型引线封装-这种类型具有鸥翼型引线,从机身的任一方向以L型方式引出,可以直接安装在电路板上。
四平l型铅封装(QFP)-这些类似于SOP。然而,唯一的区别是引线是在4个方向而不是2个,并直接安装在板上。它们还配有散热器和内置散热器。
球栅阵列(BGA) -这些在pcb背面有焊料球阵列。
细间距土地网格阵列这些在pcb背面有焊接地阵列。
晶圆级芯片尺寸封装-许多单独的芯片是由切割出来的封装晶圆制成的。
通过孔安装VS表面安装
两种封装类型-主要是通孔安装和表面安装有各自的优点和缺点。这是一个通孔与表面贴装器件的比较各种因素改变了对IC封装类型的需求。
1.大小-表面贴装封装与通孔封装相比更小。
2.组件的密度-表面安装包具有相对较高的元件密度和连接密度。
3.组装-由于表面安装包中的张力,将组件拉到一起的熔融焊料会自动纠正微小的错误,不像通孔包在制造孔时不能承受哪怕是最轻微的错误。这是因为,一旦对准,就无法校正。
4.电磁兼容性-它是指不同的电子设备和组件即使在其他发射电磁波的设备存在的情况下也能正确工作的能力。表面安装包具有更好的EMC性能。
5.成本-由于采用自动化方法,生产成本也低于通孔包装。
然而,Surface挂载包不能与面包板上的简单插件一起工作。它们需要安装在一个别针导向的载体上。或者更糟糕的是,他们可能需要为不同的原型分别定制特殊的pcb。
为您的应用选择合适的IC包
首先,让我们充分强调一下拥有好的包装是多么重要。集成电路采用封装方式,便于搬运和组装在印刷电路板上。为了避免任何形式的损坏和腐蚀,将集成电路放入封装中是非常必要的。此外,这些包装还有助于散发产生的热量。然而,这是整个制造过程的最后一部分。在决定哪种包装最适合你之前,要考虑一些重要的因素,如组装能力、功率、成本和连接性。
随着半导体集成电路的不断发展,出现了多种封装形式。动机是选择合适的IC封装为自己,这是负担得起的,仍然不妥协的性能。