ແພັກເກດ IC ບໍ່ ໄດ້ ເປັນ ພຽງ ແຕ່ ປົກ ປິດ ສໍາລັບ chip ເທົ່າ ນັ້ນ. ມັນ ສະຫນັບສະຫນູນ silicon die, ຕິດ ຕໍ່ ກັບ PCB, ປົກ ປ້ອງ ມັນ ຈາກ ຄວາມ ກົດ ດັນ ແລະ ຄວາມ ຊຸ່ມ ເຢັນ, ແລະ ຊ່ວຍ ຄວບ ຄຸມ ຄວາມ ຮ້ອນ. ໂຄງສ້າງແພັກເກດ, ຮູບແບບການຕິດຕັ້ງ ແລະ ປະເພດ terminal ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຂະຫນາດ, ຮູບແບບ ແລະ ການປະກອບ. ບົດຄວາມນີ້ໃຫ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບປະເພດແພັກເກດ IC, ລັກສະນະເດັ່ນ, ການຫລັ່ງໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ພຶດຕິກໍາທາງໄຟຟ້າ.
ຄ1. ພາບລວມຂອງແພັກເກດ IC
ຄ2. ສ່ວນປະກອບພາຍໃນຫຼັກຂອງແພັກເກດ IC
ຄ3. ຄອບຄົວ IC Package ສໍາຄັນ
ຄ4. ຮູບແບບການຕິດຕັ້ງແພັກເກດ IC (Through-Hole vs Surface-Mount)
ຄ5. ປະເພດການສິ້ນສຸດແພັກເກດ IC
ຄ6. ປະເພດແລະລັກສະນະຂອງແພັກເກດ IC
ຄ7. ຂະຫນາດແພັກເກດ IC ແລະ ເງື່ອນໄຂ Footprint
ຄ8. IC Package ປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນແລະການຫລັ່ງໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນ
ຄ9. IC Package ພຶດຕິກໍາທາງໄຟຟ້າແລະຜົນກະທົບຂອງກາຝາກ
ຄ10. ຈໍາກັດການປະກອບແລະການຜະລິດແພັກເກດ IC
ຄ11. ຄວາມໄວ້ວາງໃຈຂອງແພັກເກດ IC ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ
ຄ12. ສະຫລຸບ
ຄ13. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພາບລວມຂອງແພັກເກດ IC
ແພັກເກດ IC ຈັບ ແລະ ສະຫນັບສະຫນູນ silicon die ໃນຂະນະທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຜ່ນຫມວດພິມ. ມັນ ປົກ ປ້ອງ die ຈາກ ຄວາມ ກົດ ດັນ ທາງ ຮ່າງກາຍ, ຄວາມ ຊຸ່ມ ເຢັນ ແລະ ຄວາມ ເປິະ ເປື້ອນ ທີ່ ອາດ ກະທົບກະ ເທືອ ນຕໍ່ ປະສິດທິພາບ. ແພັກເກດນີ້ຍັງສ້າງເສັ້ນທາງໄຟຟ້າທີ່ຫມັ້ນຄົງສໍາລັບພະລັງງານແລະສັນຍານລະຫວ່າງ chip ແລະ ສ່ວນອື່ນໆຂອງຫມວດ. ນອກ ເຫນືອ ຈາກ ນັ້ນ, ມັນ ຍັງ ຊ່ວຍ ຍ້າຍ ຄວາມ ຮ້ອນ ອອກ ຈາກ die ເພື່ອ ວ່າ ອຸປະກອນ ຈະ ສາມາດ ທໍາ ງານ ໄດ້ ພາຍ ໃນ ອຸນຫະພູມ ທີ່ ປອດ ໄພ. ເນື່ອງຈາກບົດບາດເຫຼົ່ານີ້, ແພັກເກດ IC ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມທົນທານ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງທາງໄຟຟ້າ ແລະ ການດໍາເນີນງານຂອງລະບົບ, ບໍ່ພຽງແຕ່ການປົກປ້ອງທາງຮ່າງກາຍເທົ່ານັ້ນ.
ສ່ວນປະກອບພາຍໃນຫຼັກຂອງແພັກເກດ IC
• Silicon die - ມີຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ເຮັດຫນ້າທີ່ຫຼັກ
• Interconnect - ສາຍໂສ້ ຫຼື bumps ທີ່ນໍາເອົາພະລັງງານ ແລະ ສັນຍານລະຫວ່າງ die ແລະ package terminals
• Leadframe ຫຼື substrate - ສະຫນັບສະຫນູນ die ແລະ ເສັ້ນທາງໄຟຟ້າໄປຫາ terminal
• Encapsulation ຫຼື mold compound - ຜະນຶກສ່ວນພາຍໃນແລະປົກປ້ອງຈາກຄວາມເຄັ່ງຕຶງທາງກາຍະພາບແລະສະພາບແວດລ້ອມ
ຄອບຄົວ IC Package ສໍາຄັນ
• ແພັກເກດ IC ທີ່ອີງໃສ່ Leadframe - ແພັກເກດຢາງທີ່ໃຊ້ໂຄງຮ່າງທີ່ເປັນໂລຫະເພື່ອປະກອບເປັນຜູ້ນໍາພາຍນອກ
• ແພັກເກດ IC ທີ່ອີງໃສ່ substrate - ແພັກເກດ IC ທີ່ສ້າງຂຶ້ນເທິງພື້ນຖານ laminated ຫຼື ceramic ເພື່ອສະຫນັບສະຫນູນການເດີນທາງທີ່ແຫນ້ນແຟ້ນ ແລະ ຈໍານວນ pin ທີ່ສູງກວ່າ
• ແພັກເກດ IC ລະດັບ wafer ແລະ fan-out - ລັກສະນະຂອງແພັກເກດ IC ຖືກສ້າງຂຶ້ນໃນລະດັບ wafer ຫຼື panel ເພື່ອຫລຸດຂະຫນາດແລະປັບປຸງການລວມເຂົ້າກັນ
ຮູບແບບການຕິດຕັ້ງແພັກເກດ IC (Through-Hole vs Surface-Mount)
ແພັກເກດ IC ຜ່ານ ຮູ ມີ lead ຍາວ ທີ່ ຜ່ານ ຮູ ທີ່ ຂຸດ ຢູ່ ໃນ PCB ແລະ ຖືກ soldered ຢູ່ ອີກ ເບື້ອງ ຫນຶ່ງ. ແບບ ນີ້ ສ້າງ ການ ຕິດ ຕໍ່ ທາງ ຮ່າງກາຍ ທີ່ ເຂັ້ມ ແຂງ, ແຕ່ ມັນ ໃຊ້ ບ່ອນ board ຫລາຍ ກວ່າ ແລະ ຕ້ອງການ ແບບ ແຜນ ທີ່ ໃຫຍ່ ກວ່າ.
ແພັກເກດ IC ທີ່ຕິດຢູ່ເທິງຜິວຫນ້ານັ່ງຢູ່ເທິງແຜ່ນ PCB ໂດຍກົງ ແລະ ຖືກປິດຢູ່ບ່ອນໂດຍບໍ່ມີຮູ. ຮູບແບບນີ້ສະຫນັບສະຫນູນຂະຫນາດແພັກເກດທີ່ນ້ອຍກວ່າ, ການວາງທີ່ແຫນ້ນຫນາ ແລະ ການປະກອບທີ່ໄວຂຶ້ນໃນການຜະລິດທີ່ທັນສະໄຫມ.
IC Package Termination Types
Gull-Wing ນໍາພາ
ສາຍ ປີກ ນົກ ຍາວ ຢຽດ ອອກ ໄປ ທາງ ນອກ ຈາກ ທາງ ຂ້າງ ຂອງ ແພັກເກດ IC, ເຮັດ ໃຫ້ ເຫັນ ໄດ້ ງ່າຍ ທີ່ ຈະ ເຫັນ ຂໍ້ ຕໍ່ ຂອງ solder ຕາມ ຂອບ ເຂດ. ສິ່ງນີ້ສະຫນັບສະຫນູນການກວດສອບທີ່ງ່າຍກວ່າ ແລະ ການກວດສອບຂໍ້ມູນທີ່ງ່າຍຂຶ້ນ.
J-ນໍາພາ
J-leads ໂຄ້ງເຂົ້າໄປທາງໃນພາຍໃຕ້ຂອບຂອງແພັກເກດ IC. ເນື່ອງຈາກການເຊື່ອມຕໍ່ຂອງເຊືອກຈະເຫັນໄດ້ຫນ້ອຍກວ່າ, ການກວດສອບຈຶ່ງຈໍາກັດຫຼາຍກວ່າເມື່ອສົມທຽບກັບຮູບແບບຂອງນໍາທີ່ເປີດເຜີຍ.
ແຜ່ນ ພື້ນ
pad ຂ້າງ ລຸ່ມ ເປັນ ການ ຕິດ ຕໍ່ ທີ່ ຮາບ ພຽງ ຢູ່ ໃຕ້ ແພັກເກດ IC ແທນ ທີ່ ຈະ ຢູ່ ທາງ ຂ້າງ. ສິ່ງ ນີ້ ຈະ ຫລຸດ ຂະຫນາດ ຂອງ ຮອຍ ຕີນ ແຕ່ ຕ້ອງ ມີ ການ ວາງ ໄວ້ ຢ່າງ ແນ່ນອນ ແລະ ການ ຄວບ ຄຸມ ການ ຕິດ ຕໍ່ ທີ່ ໄວ້ ວາງ ໃຈ ໄດ້.
ແຖວຫມາກບານ
Ball arrays ໃຊ້ຫມາກບານ solder ທີ່ຢູ່ກ້ອງແພັກເກດ IC ເພື່ອສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່. ສິ່ງນີ້ສະຫນັບສະຫນູນການເຊື່ອມຕໍ່ຈໍານວນຫຼາຍໃນບ່ອນນ້ອຍໆ, ແຕ່ການເຊື່ອມຕໍ່ເປັນເລື່ອງຍາກທີ່ຈະເຫັນຫຼັງຈາກການປະກອບເຂົ້າກັນ.
ປະເພດແລະລັກສະນະຂອງແພັກເກດ IC
| ປະເພດແພັກເກດ IC | ໂຄງສ້າງ | ລັກສະນະ |
|---|---|---|
| DIP (ແພັກເກດສອງແຖວ) | ຜ່ານ ຮູ | ຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າມີເຂັມເປັນສອງແຖວ, ງ່າຍຂຶ້ນທີ່ຈະວາງ ແລະ ຈັບ |
| SOP / SOIC (ແພັກເກດໂຄງຮ່າງນ້ອຍ) | Surface-mount | ຮ່າງກາຍຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີສາຍຕາມທາງຂ້າງເພື່ອການເດີນທາງ PCB ທີ່ງ່າຍຂຶ້ນ |
| QFP (Quad Flat Package) | SMT ທີ່ດີ | ເຂັມທັງສີ່ດ້ານສະຫນັບສະຫນູນຈໍານວນເຂັມທີ່ສູງກວ່າໃນຮູບຮ່າງຮາບພຽງ |
| QFN (Quad Flat No-Lead) | SMT ທີ່ບໍ່ມີ Leadless | ຮອຍຕີນນ້ອຍໆທີ່ມີແຜ່ນຢູ່ທາງລຸ່ມ, ສະຫນັບສະຫນູນການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນທີ່ດີ |
| BGA (Ball Grid Array) | Ball grid array | ໃຊ້ຫມາກບານ solder ພາຍໃຕ້ແພັກເກດ, ສະຫນັບສະຫນູນຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນການເຊື່ອມຕໍ່ສູງຫຼາຍ |
ຂະຫນາດແພັກເກດ IC ແລະ ເງື່ອນໄຂຂອງຮອຍຕີນ
• ຄວາມຍາວແລະຄວາມກວ້າງຂອງຮ່າງກາຍ - ຂະຫນາດຂອງແພັກເກດ IC
• Lead, pad, or ball pitch - ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງສາຍໄຟຟ້າ
• Standoff height - ຊ່ອງວ່າງລະຫວ່າງແພັກເກດ IC ແລະ ຜິວຫນ້າ PCB
• ຂະຫນາດຂອງແຜ່ນຄວາມຮ້ອນ - ການມີແລະຂະຫນາດຂອງແຜ່ນທີ່ເປີດເຜີຍຢູ່ທາງລຸ່ມເພື່ອການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນ
IC Package ປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນແລະການຫລັ່ງໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນ
ປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນໃນແພັກເກດ IC ຂຶ້ນຢູ່ກັບວ່າຄວາມຮ້ອນຈະເດີນທາງຈາກດາຍຊີລິກອນເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງແພັກເກດແລະຈາກນັ້ນເຂົ້າໄປໃນ PCB ແລະອາກາດທີ່ຢູ່ອ້ອມຂ້າງ. ຖ້າຄວາມຮ້ອນບໍ່ສາມາດປ່ອຍອອກໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ອຸນຫະພູມຂອງແພັກເກດ IC ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ຊຶ່ງສາມາດລົດຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະເຮັດໃຫ້ອາຍຸການດໍາເນີນງານສັ້ນລົງ.
ການໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກວັດສະດຸຂອງແພັກເກດ, ເສັ້ນທາງການແຜ່ຄວາມຮ້ອນພາຍໃນ ແລະວ່າມີແຜ່ນຄວາມຮ້ອນທີ່ເປີດເຜີຍຫຼືບໍ່. ທອງແດງ PCB ກໍມີບົດບາດເພາະມັນຊ່ວຍດຶງຄວາມຮ້ອນອອກຈາກແພັກເກດ IC.
ແພັກເກດ IC ບາງຊະນິດຖືກອອກແບບໃຫ້ມີເສັ້ນທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ສັ້ນກວ່າແລະກວ້າງກວ່າ, ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນເຂົ້າໄປໃນກະດານໄດ້ດີກວ່າ. ດ້ວຍຮູບແບບ PCB ທີ່ຖືກຕ້ອງ, ແພັກເກດເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສະຫນັບສະຫນູນລະດັບພະລັງງານທີ່ສູງກວ່າພ້ອມກັບອຸນຫະພູມທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ.
ພຶດຕິກໍາທາງໄຟຟ້າຂອງແພັກເກດ IC ແລະ ຜົນກະທົບຂອງກາຝາກ
ແພັກເກດ IC ທຸກໆແພັກເກດມີຜົນກະທົບທາງໄຟຟ້ານ້ອຍໆທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ ລວມທັງຄວາມຕ້ານທານ, capacitance ແລະ inductance. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ມາຈາກ terminal, ໂຄງສ້າງນໍາພາ ແລະ ເສັ້ນທາງເຊື່ອມຕໍ່ພາຍໃນ. ຜົນກະທົບຂອງກາຝາກເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຊັກຊ້າການປ່ຽນແປງສັນຍານ, ເພີ່ມສຽງດັງ, ແລະລົດຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພະລັງໃນຫມວດທີ່ມີສັນຍານຄວາມໄວສູງ.
ແພັກເກດ IIC ທີ່ມີເສັ້ນທາງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສັ້ນກວ່າ ແລະ terminal ທີ່ແຈກຢາຍຢ່າງດີຈະຈັດການກັບສັນຍານທີ່ວ່ອງໄວຢ່າງສະຫມ່ໍາສະເຫມີ ແລະ ຊ່ວຍຫລຸດຜ່ອນການແຊກແຊງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ.
ຈໍາກັດການປະກອບແລະການຜະລິດແພັກເກດ IC
ຂອບເຂດການພິມ Pitch ແລະ Solder Paste
ສາຍຫຼືແຜ່ນຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຕ້ອງມີການພິມແບບ solder ທີ່ຖືກຕ້ອງແລະການຈັດຕໍາແຫນ່ງທີ່ຖືກຕ້ອງ. ຖ້າ ຫາກ ຊ່ອງ ວ່າງ ນ້ອຍ ເກີນ ໄປ, ຂົວ solder ອາດ ເກີດ ຂຶ້ນ, ຫລື ຂໍ້ ຕໍ່ ອາດ ບໍ່ ຕິດ ຕໍ່ ກັນ ຢ່າງ ເຕັມທີ່.
ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງການກວດສອບ Solder Joint
IC package solder joints ທີ່ເຫັນໄດ້ຕາມທາງຂ້າງຈະງ່າຍຂຶ້ນທີ່ຈະກວດສອບ. ເມື່ອຂໍ້ຕໍ່ຢູ່ກ້ອງແພັກເກດ, ການກວດສອບຈະຈໍາກັດຫຼາຍຂຶ້ນແລະອາດຕ້ອງໃຊ້ເຄື່ອງມືພິເສດ.
ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການປັບປຸງແພັກເກດທີ່ສິ້ນສຸດລົງທາງລຸ່ມ
ແພັກເກດ IC ທີ່ມີການເຊື່ອມຕໍ່ solder ທີ່ເຊື່ອງຊ້ອນໄວ້ເປັນເລື່ອງຍາກທີ່ຈະປ່ຽນແທນ ເພາະບໍ່ສາມາດເຂົ້າເຖິງຂໍ້ຕໍ່ໄດ້ໂດຍກົງ. ສິ່ງ ນີ້ ເຮັດ ໃຫ້ ການ ຖອດ ແລະ ການ solder ຄືນ ໃຫມ່ ເປັນ ສິ່ງ ທ້າ ທາຍ ຫລາຍ ກວ່າ ເມື່ອ ປຽບທຽບ ໃສ່ ກັບ ແພັກເກດ ທີ່ ມີ ທາດ.
ຄວາມໄວ້ວາງໃຈຂອງແພັກເກດ IC ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ
| ປັດໄຈ | ຜົນກະທົບຕໍ່ແພັກເກດ IC |
|---|---|
| ການຫມູນວຽນຄວາມຮ້ອນ | ຄວາມຮ້ອນແລະຄວາມເຢັນຊ້ໍາແລ້ວຊ້ໍາອີກສາມາດເຮັດໃຫ້ຂໍ້ຕໍ່ແລະການເຊື່ອມຕໍ່ພາຍໃນເຄັ່ງຕຶງເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ |
| ຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງຄະນະກໍາມະການ | ການກົ້ມຫຼືການສັ່ນສາມາດສ້າງຄວາມກົດດັນຕໍ່ເຊືອກ, pads ຫຼື solder joints |
| ເນື້ອໃນບໍ່ສອດຄ່ອງ | ວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂະຫຍາຍຕົວໃນອັດຕາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ສ້າງຄວາມເຄັ່ງຕຶງລະຫວ່າງແພັກເກດ IC ແລະ PCB |
ການສະຫລຸບ
ແພັກເກດ IC ມີຜົນກະທົບຕໍ່ວິທີທີ່ chip ເຊື່ອມຕໍ່, ຮັບມືກັບຄວາມຮ້ອນ ແລະ ໄວ້ວາງໃຈໄດ້ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ. ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສໍາຄັນແມ່ນມາຈາກຄອບຄົວແພັກເກດ, ຮູບແບບການຕິດຕັ້ງ ແລະ ປະເພດການສິ້ນສຸດເຊັ່ນ gull-wing, J-leads, bottom pads ແລະ ball arrays. ຂະຫນາດ, ຜົນກະທົບຂອງກາຝາກ, ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງການປະກອບເຂົ້າກັນ ແລະ ຄວາມເຄັ່ງຕຶງໃນໄລຍະຍາວກໍສໍາຄັນເຊັ່ນກັນ. ລາຍການກວດສອບທີ່ແຈ່ມແຈ້ງຈະຊ່ວຍສົມທຽບຄວາມຕ້ອງການທາງດ້ານໄຟຟ້າ, ຄວາມຮ້ອນ ແລະ ເຄື່ອງຈັກ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງແພັກເກດ IC ແລະ silicon die ແມ່ນຫຍັງ?
silicon die ແມ່ນຫມວດ chip. ແພັກເກດ IC ຈັບ, ປົກປ້ອງ ແລະ ເຊື່ອມຕໍ່ die ກັບ PCB.
ແຜ່ນຄວາມຮ້ອນທີ່ເປີດເຜີຍໃນແພັກເກດ IC ແມ່ນຫຍັງ?
ມັນ ເປັນ ແຜ່ນ ໂລຫະ ຢູ່ ໃຕ້ ແພັກເກດ ທີ່ ສົ່ງ ຄວາມ ຮ້ອນ ເຂົ້າ ໄປ ໃນ PCB ເມື່ອ ຖືກ solder.
MSL ຫມາຍຄວາມວ່າແນວໃດໃນແພັກເກດ IC?
MSL (Moisture Sensitivity Level) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແພັກເກດ IC ສາມາດໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍຈາກຄວາມຊຸ່ມເຢັນໄດ້ງ່າຍສໍ່າໃດໃນລະຫວ່າງການເຊື່ອມໂຍງຄືນ.
ການບິດເບືອນແພັກເກດ IC ແມ່ນຫຍັງ?
ການບິດເບືອນແມ່ນການກົ້ມຂອງຮ່າງກາຍແພັກເກດ IC ເຊິ່ງອາດເຮັດໃຫ້ solder joint ອ່ອນແອຫຼືບໍ່ເທົ່າກັນ.
Pin 1 ຖືກຫມາຍໄວ້ໃນແພັກເກດ IC ແນວໃດ?
Pin 1 ຖືກຫມາຍໂດຍໃຊ້ຈຸດ, ຮອຍ, ຮອຍ ຫຼື ສົ້ນທີ່ຕັດຢູ່ເທິງຮ່າງກາຍແພັກເກດ.
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ pitch ແລະ PCB trace spacing ແມ່ນຫຍັງ?
Pitch ແມ່ນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງແພັກເກດ. ຊ່ອງຫວ່າງຮອຍຂອງ PCB ແມ່ນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງຮອຍທອງແດງໃນ PCB.