Типы корпусов микросхем

Remove ads

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.

Thumb — Советская микросхема К1ЖГ453. Разработка 1970 года, производство 1977 года

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.

Remove ads

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

Суммиров вкратце

Перспектива

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:

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

цифра, обозначающая тип корпуса,
две цифры, от 01 до 99, обозначающие типоразмер,
цифра, обозначающая общее количество выводов,
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:

201.9-1 (полимерный),
201.12-1 (полимерный),
201.14-1 и 201.14-12 (полимерный),
201.14-8 и 201.14-9 (полимерный),
201.14-10 (металлокерамический),
201.16-6,
201.16-13 (металлокерамический),
238.12-1,
238.16-1 и 238.16-2 (полимерный),
238.16-5 (полимерный),
238.18-13 (металлокерамический),
238.18-3 (полимерный),

238.24-1, 238.24-2, 238.24-6 и 238.24-7 (полимерный),
301.8-2 (металлостеклянный),
301.12-2 (металлостеклянный),
401.14-4 (металлостеклянный),
1101Ю.7-2,
1102.8-1,
1401Ю.5-1,
1503Ю.11-1,
1505Ю.17-1
2101.8-1 (полимерный),
2103.16-9 (полимерный),
2104.12-1 (полимерный),

2104.18-3 (полимерный),
2104.18-1 (полимерный),
2104.18-6 (полимерный),
2120.24-1 (полимерный),
2120.24-5 (полимерный),
2120.24-6 (полимерный),
2121.28-12,
2121.29-1,
4153.12-1 (полимерный),
М04.10-1 и
Ф08.16-1