Integrované obvody

Datum: 26.06.2017

Kategorie: Pouzdra SMD

V závislosti na počtu kontaktů, velikosti čipu a technologii zpracování, existuje několik rodin pouzder integrovaných obvodů.

Rodiny pouzder diskrétních polovodičů a IO (Obr. 1)

V případě vývodových pouzder DIP (Dual in-line Package - dvouřadé pouzdro), ZIP (jednořadé pouzdro s vyhnutými vývody), PGA ( Pin Grid Array - vývody v šachovnicovém uspořádání) a TO (tranzistor).
V případě pouzder SMD SO (Small Outline - malé provedení), PLCC (Plastic Leaded Chip - plastový bezvývodový nosič čipu), QFP (Quad Flat Pack - čtverhranné ploché pouzdro, SOD (Small Outline Diode - malá dioda) a SOT (Small Outline Transistor - malý tranzistor).

Analýza jednotlivých rodin pouzder ukazuje, že nejvíce se vytrácejí dvouřadá pouzdra DIP. Ta jsou nahrazována především pouzdry SO.

Asi 90 % všech polovodičových pouzder na světě má plastový plášť a pouze asi 10 % keramický. Trend v pouzdrech obvodů, které tvoří trh polovodičů, je charakterizován stoupající rozmanitostí jednotlivých rodin pouzder ve směru vyššího počtu vývodů, menší rozteče kontaktů a menších rozměrů pouzdra. Kromě rodin pouzder klasických a SMD existují rovněž tzv. „metody přímého připojování“, jež se používají při zpracování holých čipů, např. TAB (nezapouzdřený čip na filmovém nosiči), COB (holý čip na desce) a lícní čip (Flip-Chip). Ve srovnání se standardními technikami tyto mohou dosahovat ještě vyšších montážních hustot a lepších elektrických vlastností díky kratším drahám signálu. Rozsah jejich aplikací se během let výrazně zvyšuje. Na druhé straně je třeba si uvědomit, ža tato technologie není jednoduchá. Jako alternativu lze použít ultraplochá pouzdra typu TSOP a tenká pouzdra QFP. Výhoda těchto typů spočívá v možnosti pokračovat a zdokonalovat známé existující výrobní postupy na běžně existujících zařízeních. Používání ultraplochých pouzder hraje roli ve výrobcích, kde je důležitá minimální velikost, např. přenosné televizory, přehrávače CD, videokamery, přenosné počítače, mobilní telefony a paměťové karty.

Mapa vývoje pouzder SMD

Vývojová cesta pouzder s velkým počtem vývodů začíná u pouzdra PGA (Pin Grid Array). Toto pouzdro bylo vyvinuto jako procesor nebo hradlové pole určené do patice. U těchto pouzder byly nahrazeny vývodové kontakty výstupky pokrytými pájkou, typ LGA (Land Grid Array). Odtud byl už jen krok k BGA (Ball Grid Array, optická kontrola BGA pouzder [PDF,275kB]). Výsledný vývoj pouzder SMD jde třemi směry rozvoje.

První - pouzdra s vysokým počtem kontaktů

Typickým příkladem může být výpočetní technika nebo průmyslové aplikace, kde je kladen požadavek na vysokou integraci a enormní počet funkcí.

Druhý - čipy montované na desku plošného spoje

Ty převládají v konstrukcích, kde jsou kladeny vysoké požadavky na výsledný rozměr, např. čipové karty.

Třetí - tenkovrstvá pouzdra

Ty slučují výhody dvou výše uvedených a jsou rozumným kompromisem. Dynamické paměti jsou typickým příkladem tenkovrstvých pouzder označených TSOP.

Obr. 2 ukazuje přehled vývoje pouzder při stejné velikosti čipu. Je jasné, že návrháři čipů se musí vypořádat s konstrukcí a funkcemi vlastního čipu, ale jak již bylo napsáno, musí být též vyřešena technologie dalšího zpracování. Stále snižující se rozměry součástek a tím i velikost výsledného finálního výrobku zvyšují jeho atraktivnost, ale na výrobce kladou stále vyšší nároky na technologii. Z obrázku je zřejmé, jaký trend nastupuje. Při stejné velikosti čipu a tudíž i stejné funkci je možné dosáhnou podstatně menších rozměrů. Snahou tedy je podstatně odstranit vlastní pouzdro s vývody a čip “napojit” přímo na desku plošného spoje.

Vztah mezi počtem kontaktů a plochou pouzdra v různých rodinách pouzder.

Vývoj byl urychlován požadavkem na rozteč 0.3 mm. Ačkoliv se trend k menším součástkám zpomaluje kvůli problémům s manipulací, funkční zdokonalování technologie pokračuje. Obr. 3 Přehled velikostí pouzder IO.