Типы корпусов микросхем

Корпус интегральной микросхемы (ИМС) — герметичная несущая система и часть конструкции, предназначенная для защиты кристалла интегральной схемы от внешних воздействий и для электрического соединения с внешними цепями посредством выводов. Для упрощения технологии автоматизированной сборки (монтажа) РЭА, включающей в себя ИМС, типоразмеры корпусов ИМС стандартизованы.

В советских (российских) корпусах ИМС расстояние между выводами (шаг) измеряется в миллиметрах; для корпусов типа 1 и 2 — 2,5 мм, для корпуса типа 3 под углом 30 или 45° и для типа 4 — 1,25 мм.

Зарубежные производители ИМС измеряют шаг в долях дюйма, милах (1/1000 дюйма) или используют величину 1/10 или 1/20 дюйма, что в переводе в метрическую систему соответствует 2,54 и 1,27 мм.

В современных импортных корпусах ИМС, предназначенных для поверхностного монтажа, применяют и метрические размеры: 0,8 мм; 0,65 мм и другие.

Выводы корпусов ИМС могут быть круглыми, диаметром 0,3—0,5 мм или прямоугольными, в пределах описанной окружности 0,4—0,6 мм.

ИМС выпускаются в двух конструктивных вариантах — корпусном и бескорпусном.

При монтаже ИМС на поверхность печатной платы необходимо принять меры по недопущению деформации корпуса. С одной стороны, должна обеспечиваться механическая прочность монтажа, гарантирующая устойчивость к механическим нагрузкам, с другой — определённая «гибкость» крепления, чтобы возможная в процессе нормальной эксплуатации деформация печатной платы не превысила допустимые пределы механической нагрузки на корпус ИМС, влекущей за собой различные негативные последствия: от растрескивания корпуса ИМС с последующей потерей герметичности до отрыва подложки от корпуса.

Кроме того, схема размещения корпусов ИМС на печатной плате, зависящая от конструкции платы и компоновки на ней элементов, должна обеспечить:

• эффективный отвод тепла за счёт конвекции воздуха или с помощью теплоотводов;
• возможность покрытия влагозащитным лаком без попадания его на места, не подлежащие покрытию;
• свободный доступ к любой ИМС для её монтажа/демонтажа.

Бескорпусные микросхемы и микросборки

Бескорпусная микросхема — это полупроводниковый кристалл, предназначенный для монтажа в гибридную микросхему или микросборку (возможен непосредственный монтаж на печатную плату). Обычно, после монтажа, микросхему покрывают защитным лаком или компаундом с целью предотвратить или снизить влияние негативных факторов окружающей среды на кристалл.

Корпусные микросхемы

Большая часть выпускаемых микросхем предназначена для отправки конечному потребителю, и это вынуждает производителя предпринимать меры по сохранности кристалла и самой микросхемы. Для уменьшения действия окружающей среды на время доставки и хранения у конечного покупателя, полупроводниковые кристаллы разным способом упаковывают.

История различных видов корпусов

Самые ранние интегральные схемы упаковывались в плоские керамические корпуса. Такой тип корпусов широко используется военными из-за его надёжности и небольшого размера. Коммерческие микросхемы перешли к корпусам DIP (англ. Dual In-line Package), сначала изготавливавшимися из керамики, а затем из пластика. В 1980-х годах количество контактов СБИС превысило возможности DIP корпусов, что привело к созданию корпусов PGA (англ. pin grid array) и LCC (англ. leadless chip carrier). В конце 80-х, с ростом популярности поверхностного монтажа, появляются корпуса SOIC (англ. Small-Outline Integrated Circuit), имеющие на 30-50 % меньшую площадь чем DIP и на 70 % более тонкие и корпуса PLCC (англ. Plastic leaded chip carrier). В 90-х начинается широкое использование plastic quad flat pack (PQFP) и TSOP (англ. thin small-outline package) для интегральных схем с большим количеством выводов. Для сложных микропроцессоров, особенно для устанавливаемых в сокеты, используются PGA-корпуса. В настоящее время, Intel и AMD перешли от корпусов PGA к LGA (англ. land grid array, разъём с матрицей контактных площадок).

Корпуса BGA (англ. Ball grid array) существуют с 1970-х годов. В 1990-х годах были разработаны корпуса FCBGA (BGA, собранная методом перевернутого кристалла англ. flip-chip), допускающие намного большее количество выводов, чем другие типы корпусов. В FCBGA кристалл монтируется в перевёрнутом виде и соединяется с контактами корпуса через столбики (шарики) припоя. Монтаж методом перевёрнутого кристалла позволяет располагать контактные площадки по всей площади кристалла, а не только по краям.

В настоящее время активно развивается подход с размещением нескольких полупроводниковых кристаллов в едином корпусе, так называемая «Система-в-корпусе» (англ. System In Package, SiP) или на общей подложке, часто керамической, так называемый MCM (англ. Multi-Chip Module).

Корпуса ИМС, производившихся в СССР

ИМС, произведённые в СССР до 1972 года, оформлены в нестандартные корпуса («Посол», «Вага 1Б», «Трапеция», «Тропа» и т. п.); их характеристики приведены в специальной технической документации на них, обычно ТУ.

Корпуса первых советских ИМС соответствовали требованиям ГОСТ 17467-72, который предусматривал четыре типа корпусов:

1. тип 1: прямоугольный с выводами в пределах основания, перпендикулярно ему,
2. тип 2: прямоугольный с выводами, расположенными за пределами основания, перпендикулярно ему,
3. тип 3: круглый с выводами в пределах основания, перпендикулярно ему,
4. тип 4: прямоугольный с выводами за пределами основания, параллельно плоскости основания.

Для обозначения типоразмера корпуса и его конструкции предусматривалось специальное условное обозначение, состоящее из четырёх элементов:

1. цифра, обозначающая тип корпуса,
2. две цифры, от 01 до 99, обозначающие типоразмер,
3. цифра, обозначающая общее количество выводов,
4. цифра, обозначающая номер модификации.

Режим и условия монтажа ИМС в РЭА по ОСТ 11 073.062-2001 (разработан ЦКБ Дейтон), с числом перепаек 2.

Цоколёвка ИМС советских и постсоветских лет выпуска часто совпадала со стандартом прототипов — функциональных аналогов серий 74 или 4000.

Чаще всего, массовые серии ИМС, производившиеся в СССР, были упакованы в следующие типы корпусов:

BGA (Ball Grid Array)

См. также ниже LBGA и LFBGA.

DBS (DIL Bent SIL)

См. также ниже SIL

DIL (Dual In-Line)

См. также ниже HDIP

DQFN (Depopulated Quad Flat-pack, безвыводной)

Также, варианты:

DHVQFN (Depopulated Heatsink Very-thin Quad Flat-pack, безвыводной).

DHXQFN (Depopulated Heatsink eXtremely-thin Quad Flat-pack, безвыводной).

HBCC (Heatsink Bottom Chip Carrier)

англ. Heat sink — английское название вентиляторного охладителя.

HDIP (Heat-dissipating Dual In-line Package)

HSOP (Heatsink Small Outline Package)

HTSSOP (Heatsink Thin Shrink Small Outline Package)

HUQFN (Heatsink Ultra-thin Quad Flat-pack, безвыводной)

HVQFN (Heatsink Very-thin Quad Flat-pack, безвыводной)

HVSON (Heatsink Very-thin Small Outline; No-leads)

HWQFN (Heatsink Very-Very-thin Quad Flat-pack; No-leads)

См. также HUQFN, HVQFN и HXQFN.

HWSON (Heatsink Very-Very-thin Small Outline package; No leads)

См. также HVSON и HXSON.

HXQFN (Heatsink eXtremely-thin Quad Flat-pack; No-leads)

См. также HUQFN, HVQFN и HWQFN.

HXSON (Heatsink eXtremely Small Outline Package; No leads)

См. также HVSON и HWSON.

LBGA (Low-profile Ball Grid Array)

См. также BGA и LFBGA.

LFBGA (Low-profile Fine-pitch Ball Grid Array)

См. также BGA и LBGA.

LQFP (Low-profile Quad Flat Pack)

PicoGate

См. также TSSOP и VSSOP.

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) и СLCC (Ceramic Leaded Chip Carrier) представляют собой квадратный корпус с расположенными по краям контактами, предназначенный для установки в специальную панель (часто называемую «кроваткой»). В настоящее время широкое распространение получили микросхемы флэш-памяти в корпусе PLCC, используемые в качестве микросхемы BIOS на системных платах.

QFP (Quad Flat Package)

QFP (от англ. Quad Flat Package) — семейство корпусов микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные по всем четырём сторонам.

Микросхемы в таких корпусах предназначены только для поверхностного монтажа; установка в разъём или монтаж в отверстия штатно не предусмотрен, хотя переходные коммутационные устройства существуют. Количество выводов QFP микросхем обычно не превышает 200, с шагом от 0,4 до 1,0 мм.

QSOP (Quarter Size Outline Package)

RBS (Rectangular-Bent Single in-line)

См. также SIL.

SIL(Single In-Line)

См. также DBS и RDS.

SO (Small Outline)

См. также HSOP.

SSOP-II (Shrink Small Outline Package)

SSOP-III (Shrink Small Outline Package)

TFBGA (Thin Fine-pitch Ball Grid Array)

TQFP (Thin Quad Flat Package)

TSSOP-I (Thin Shrink Small Outline Package)

См. также HT SSOP.

TSSOP-II (Thin Shrink Small Outline Package)

См. также HT SSOP и TVSOP.

TVSOP (Thin Very Small Outline Package)

VFBGA (Very thin Fine-pitch Ball Grid Array)

VSO (Very Small Outline)

VSSOP (Very thin Shrink Small Outline Package)

XQFN (eXtremely thin Quad Flat package; No leads)

XSON (eXtremely thin Small Outline package; No leads)

Примечания:

• Некоторые из приведённых в таблице корпусов известны под названием MicroPak.
• Некоторые из приведённых в таблице корпусов совместимы с NanoStar.
• Корпус с шагом выводов 0,5 мм («стандартный корпус» — 6 выводов) обозначен индексом GM
• Корпус с шагом выводов 0,5 мм («стандартный корпус» — 8 выводов) обозначен индексом GT
• Корпус с шагом выводов 0,5 мм («широкий корпус») обозначен индексом GD
• Корпус с шагом выводов 0,35 мм («короткий корпус») обозначен индексом GF
• Корпус с шагом выводов 0,35 мм, высотой 0,35 мм («короткий и тонкий корпус») обозначен индексом GS
• Корпус с шагом выводов 0,3 мм, высотой 0,35 мм («очень короткий и тонкий корпус») обозначен индексом GN

См. также

• Интегральная схема
• Корпусирование интегральных схем
• Типы корпусов процессоров

Примечания

Ссылки

• Package outline drawings Архивировано 1 мая 2023 года.

Эта страница в последний раз была отредактирована 20 сентября 2023 в 11:05.