IC パッケージ:さまざまなタイプの IC パッケージをどのように選択すればよいですか?

IC は、ほぼすべてのテクノロジの不可欠なコンポーネントの 1 つであるため、大幅な成長を続けています。あなたはたまたまエレクトロニクス業界で働いていますか。もしそうなら、ICパッケージングの重要性を理解する必要があります。効率的な IC パッケージングにより、多くのことを達成できます。 PCB などの電子製品を腐食や物理的損傷から保護します。

この記事を読むことで、IC が貨物運送業者に自分で連絡することの重要性について理解を深めることができます。ただし、ほとんどの中国の PCB サプライヤーはパッケージを提供します。さらに、いくつかのタイプの IC パッケージと、どれが最も適しているかを理解できるようになります。

(孤立した白い背景の IC)

1. ICパッケージングとは

ICは、半導体デバイスを含む材料です。プリント回路基板を開くと、それらが表示されます。一方、パッケージは回路材料を囲み、特に腐食から保護するためのケースです。また、PCB に電子接点を簡単に取り付けるためのスペースも提供します。

ICの製造において、パッケージングは​​最後に行われる重要な工程です。したがって、IC パッケージは、電気部品を物理的な損傷や腐食から保護することを目的とした容器です。また、外部回路からデバイスを接続するリードやコンタクト ピンを保持するのにも役立ちます。

2. IC パッケージの種類は何ですか?

ほとんどの場合、2 種類の IC パッケージが標準です。それらは、プリント回路基板への取り付け方法によって異なります。それらは:

2.1 スルーホール実装パッケージ

スルーホール実装パッケージの設計はシンプルです。ここでは、基板の片面からリード ピンを取り付け、もう一方の面にはんだ付けします。それらは、ボードのコスト制限とスペースを補う手段として、電子機器で頻繁に使用されます。スルーホール実装の下で、次のタイプのパッケージを見つけることができます:

DIP パッケージ ：

これらは、IC パッケージに最も大きく依存しているものの一部です。よく見ると、ピンが互いに平行になっていることに気付くでしょう。また、それらはやや垂直に伸び、黒いプラスチック製のハウジングに配置されていました。ほとんどの場合、ハウジングは長方形です。サイズと PIN の違いに基づいて、パッケージのサイズは異なります。ほとんどの場合、番号は 4 ～ 64 の範囲です。DIP パッケージにはいくつかの種類があります。ただし、モールド デュアル インライン パッケージ (MDIP) とプラスチック デュアル インライン パッケージ (PDIP) が最も一般的です。

スタンダード：

標準は、別のタイプのスルーホール実装パッケージです。ご存じないかもしれませんが、標準は最も一般的で人気のあるタイプの IC パッケージです。多くの PCB アセンブラーや電子産業の関係者は、このタイプのパッケージングに依存しています。ここでのピンの間隔は 0.1 インチ離れています。このタイプのパッケージの端子列間のスペースは 7.62 mm です。

縮小：

シュリンクもまた、人気のある別のスルーホール集積回路実装パッケージです。シュリンクは標準のものと非常に似ていますが、リード ピッチは 1.778 mm です。それらは少し小さく、ピン密度の高いパッケージングを採用する傾向があります.

線形パッケージのジグザグ (ZIP) ：

このタイプのパッケージでのピンの挿入は、回路基板に対して垂直です。パッケージ内のピンの配置は垂直で、互いに接近する傾向があります。ジグザグの線形パッケージングは​​、エレクトロニクス業界全体でそれほど人気が​​ありませんでした。 Zigzag は、主にダイナミック RAM チップで多用された短命のテクノロジとして歴史に名を残しています。今日、これを IC パッケージとして使用することを考えている電子機器メーカーはそれほど多くありません。それらのほとんどは、DIP パッケージ、標準、およびシュリンク パッケージに依存しています。

2.1.1 表面実装パッケージ

表面実装パッケージングは​​、裸の PCB にコンポーネントを選択して配置する技術です。この製造プロセスは非常に高速ですが、反対側に欠陥がある可能性があります。このタイプの技術では一般的なコンポーネントの小型化により、欠陥が発生する可能性があります。

部品同士を近づけて配置すると、欠陥を検出できなくなります。それにもかかわらず、これは IC パッケージの一種です。メーカーは、以下で説明するように、2 つの方法で表面実装 IC パッケージを実現できます。

小型L型リードパッケージ -このタイプのパッケージは、ガルウィングタイプのリードで構成されています。これらのリードは、本体から L 字型にどちらの方向にも正しく引き出される傾向があります。メーカーは、水平方向のエッジを持つ単純な長方形の形状に基づいて、ボードに簡単に取り付けることができます。これらのタイプのパッケージは、フラッシュ メモリや RAM に電力を供給するために使用される集積回路で広く使用されています。

ボール グリッド アレイ (BGA) - ボール グリッド アレイまたは BGA は、要するに、コンピュータで主に見られる表面実装パッケージを搭載したチップです。しかし、周囲が接続できる他の IC パッケージとは異なり、底面全体を BGA に簡単に取り付けることができます。短いボール接続に基づいて、BGA が IC にいくつかの最高速度を提供することがわかります。ボール グリッド アレイは、プラスチック モールドを使用する他のタイプの IC パッケージです。

2.2 構造による IC パッケージの分類

形成に基づいて、IC パッケージを分類するさまざまな方法があります。 ICパッケージには、リードフレームタイプと基板タイプの2つの一般的なタイプがあります。リード フレーム パッケージは、ほぼすべての IC パッケージで多用されています。リード フレーム パッケージでは、フレームは薄い銅層で構成されています。注意すべき重要なことは、このタイプのパッケージでは、1 つのサイズが常にすべてに適合するとは限らないことです。多くの場合、顧客はカスタマイズされたリード フレームを求めます。これはすべて、プリント回路基板上の IC のサイズに依存します。

リードフレームタイプの他に、基板上にICを実装するサブストレートタイプがあります。ここでは、パッケージ基板がコア IC のパッケージングに使用されます。リードフレーム IC パッケージは、IC と回路基板間の電気信号の伝送を保証します。このタイプのパッケージングは​​、高価な半導体を外部ストレスから保護するので理想的です。

基本的なリード フレームと基板タイプの IC パッケージ以外にも、注目に値するものがあります。以下はその一部です:

ピングリッド アレイ

ピン グリッド アレイは、第 5 世代のプロセッサを介して、数秒で大きな適用性が見られる集積回路パッケージングの標準です。ソケットはそれらに最も依存しており、アレイ パッケージは正方形または長方形のいずれかです。ピン グリッドは、必要な接続を正しく処理できるため、幅の広いデータ バスで構成されるプロセッサに最適です。このタイプの集積回路パッケージには、いくつかの利点があります。たとえば、集積回路ごとに多数のピンがあり、BGA よりも安価です。

角型フラットパッケージ (鉛フリーリードフレームパッケージ)

IC が存在する限り、リード パッケージも存在します。このパッケージ タイプは、IC の残りのプラスチック モールド カプセル化を備えた半導体ダイを見つけるので、簡単に識別できます。ここでは、金属リードがパッケージの周囲を取り囲んでいます。また、スクエア フラット パッケージという名前は、最も頻繁に使用されるパッケージ タイプの 1 つです。ほとんどの PCB メーカーは、基板の製造時にこのタイプの IC パッケージを使用しています。

クワッド フラット ノーリード

最後に重要なのは、Quad Flat No-lead IC パッケージです。これは、小型または小型の IC パッケージです。このタイプのパッケージングは​​通常、チップのサイズに依存し、表面実装で最も一般的です。大部分の集積回路基板は、このタイプのパッケージングに依存しています。ただし、Surface Mount Device (SMD) テクノロジがここに大きく適用されることを知っておく必要があります。クワッド フラット ノーリード パッキングは低コストで、高頻度の使用に最適です。それでも操作は比較的簡単で、信頼性に関しては非常に高いです。

(スルーホールIC)

3.スルーホール実装 VS 表面実装

前述のように、IC パッケージには、スルーホール実装と表面実装の 2 種類が一般的です。以下は、この 2 つの注目すべき比較領域です。

サイズ：

パッケージをスルーホール実装するには、大きな部品が必要です。メッキ スルー ホール PCB 上の IC と SMT の下の IC のサイズを比較すると、大きな違いに気付くでしょう。 SMT では、PCB サイズを小さくすることができます。つまり、メッキされたスルーホールとは異なり、ここでの IC は小さくてコンパクトです。

IC をパッケージするときにサイズが気になる場合は、スルーホールよりも表面実装の方が適しています。表面実装が小さいため、スペースも節約できます。

成分密度：

表面実装 IC パッケージは、スルーホール パッケージとは異なり、部品密度が高くなります。表面実装により、機能性を実現しながら、はるかに小さなスペースにすべてを収めることができます。コンポーネントが大きすぎる傾向があるスルーホールに関しては、そうではありません。

たとえば、約 0.80 インチ x 0.35 インチの大きさの 14 または 16 ピンのデュアル インライン プロセッサのいくつかは、1 平方インチ以下の領域に完全に収まります。しかし一方で、メッキスルーホールパッケージであれば、そのようなことはあり得ません。

組み立てミス修正：

採用するテクノロジーの種類に関係なく、ある時点でエラーが発生する傾向があります。エラーが発生した場合は、修正または修理が必要になる場合があります。エラー訂正については、メッキ スルーホール パッケージを使用すると非常に高速に実行できます。

コンポーネントは、視認性と修理の容易さのために十分な大きさです。しかし、SMT の場合は必ずしもそうではありません。パーツは小さく、互いに接近している傾向があるため、エラーの修正が難しくなります。

電磁両立性：

電磁適合性とは、電子部品が希望どおりに機能する能力です。電磁環境で行う必要があります。

SMT は、スルーホールに比べて電磁適合性が優れています。その理由は、SMT がより短いリターン パスを提供するためです。スルーホールではなく、コンポーネントが互いに近くに配置されるため、戻り経路が速くなります。

費用：

スルーホールでは、SMT とは異なり、大幅なコスト削減が可能です。たとえば、スルーホールを使用したパッケージングでは、詳細で高価な機器を使用する必要はありません。

このタイプの実装により、回路メーカーは数十万ドルを節約できる可能性があります。ただし、表面実装になると、製造コストがわずかに高くなる傾向があります。たとえば、製造業者は、最も高価な市場の 1 つであるピック アンド プレース マシンを利用する必要があります。

(表面実装 PCB)

4.集積回路パッケージ材料

電子パッケージングは​​、最近最も材料集約型のアプリケーションの 1 つです。メーカーはここでいくつかの材料を使用する必要があります.

IC パッケージ – 材料の種類：

ここでの材料の種類には、半導体、ガラス、セラミック、複合材料、金属、およびポリマーが含まれます。ガラスとセラミックは絶縁体または誘電体として機能し、ポリマーは導体として機能します。

一方、金属はパッケージ内で導体として機能します。複合材料には、導電体または熱強化として機能する材料の混合物が含まれています。

IC パッケージ – パッチ素材：

このような状況に陥った場合は、 を使用してパッチを作成する必要があります。パッチは、望ましくない開口部を覆う布です。

使用できるパッチ素材はたくさんあります。 ICパッケージング中に、それらのいくつかを使用できます。ただし、理想的な材料の一部は圧電材料です。

IC パッケージ – シーラント：

最後に、ICのパッケージングといえばシーラントという言葉をよく耳にします。しかし、債券とその用途のいくつかは何ですか?接着剤はその名の通り、個人が封印したいものを封印するために使用する材料です。シーラントの主な機能は、シーリング デバイスが水密または気密であることを保証することです。

IC のパッケージングでは、水や空気が IC の残りの部分を損傷しないようにするため、シーラントが必要です。これらの理由から、債券は必須です。シリコーンシーラントは、使用する理想的なタイプの接着剤の 1 つです。それらは長持ちし、パッケージ全体を腐食から保護するのに最適です。

(ICパッケージ材料)

5. ICパッケージの組立方法

IC アセンブリは、IC 上の出力および入力ボンド パッドをパッケージ上の対応するボンド パッドに電子的に接続します。この場合、ボックスはシステム レベルのプリント回路基板です。メーカーが使用する IC パッケージにはいくつかの種類があります。最も一般的なものには次のようなものがあります:

IC パッケージ – デュアルインライン パッケージ ：

要するに、デュアルインライン パッケージまたは単に DIP は、IC パッケージの最も一般的なアセンブリ方法の 1 つです。デュアルインラインパッケージは、長方形の筐体で構成される電子デバイスパッケージです。これには、2 つの隣接する平行な列の電気接続ピンがあります。

ボックスは、PCB にスルーホールで取り付けるか、ソケットに挿入するだけのいずれかであることに注意してください。熱心であれば、ほとんどの人が DIP を DIP と呼ぶことに気付くでしょうn .ここでは、n ピンの総数を指します。たとえば、8 本の垂直リードで構成される 2 列の超小型回路パッケージは DIP18 になります。

IC パッケージ – スモール アウトライン パッケージ：

スモール アウトライン パッケージは、メーカーが IC パッケージングを実現するために使用するもう 1 つの IC パッキング アセンブリ方法です。スモール アウトライン パッケージは、DIP よりもわずかに幅が狭く、短くなっています。ボディ幅3.9mmに対し、左右ピッチは6mm。ただし、対象のパッケージによって寸法が異なることに注意する必要があります。

IC パッケージング – ボール グリッド アレイ ：

ボール グリッド アレイは、さまざまなアセンブリを使用して、250 ～ 1089 の入出力のパッケージを提供します。これは、最も一般的な IC 組み立て方法の 1 つでもあります。

IC パッケージ – クワッド フラット パッケージ ：

クワッド フラット パッケージは、多くのメーカーが使用する IC アセンブリ方法です。頻繁に使用される理由は、1 つの大きな理由で有効になるためです。

これにより、高度な相互接続で構成される SMD IC を電子回路で簡単に使用できるようになります。クワッド フラット パック集積回路には、ピンの数が異なるいくつかの形式があります。

(デュアルインライン IC パッケージ)

6. IC パッケージの種類はどのように選択すればよいですか?

先に進む前に、適切なパッケージングの重要性を強調する必要があります。集積回路は、PCB 上でのスムーズな取り扱いと組み立てを確実にするために、パッケージ内にとどまる必要があります。損傷や腐食を避けるためには、適切なパッケージを選択することが不可欠です。では、適切なタイプの IC パッケージをどのように選択すればよいのでしょうか?理解するために読み続けてください。

• I/O の数 - まず、パッケージを選択する際には I/O の数が重要です。ここでは、ピン数が多い BGA が最適です。ただし、より少ないピン数を求めている場合は、QFN パッケージが最適です。
• 熱管理 - 第二に、熱管理に関する事項を考慮する必要があります。今日、IC のサイズは小さくなる傾向にありますが、電気部品や熱部品の漏れを防ぐために、はんだマスクがより広範囲に使用されています。 PCBサプライヤーとその能力について話し合うようにしてください。そのため、熱を過剰に生成する可能性が高く、熱管理が重要な理由です。一方、BGA は効果的な熱放散を示す傾向があるため、BGA を選択することをお勧めします。
• 高速 I/O - 3 番目に、IC パッケージを選択するときは、高速 I/O などの問題に注目してください。 IC I / O信号を相互接続するために、パッケージの品質に干渉したくない場合があります。最高の高周波信号を得るには、フリップ BGA を検討してください。
• PCB アセンブリ - 最後に、PCB アセンブリは重要です。最短時間でICパッケージの組み立てができますか？すべてのプロバイダーが希望するものを提供できるわけではないため、事前にこの要素を考慮してください。

(正しく組み立てられたICチップ)

7. ICパッケージングの用途と利点

IC は、ほぼすべての電子回路でいくつかの重要な役割を果たします。それらは、データと計算のすべての処理を実行します。 IC は、データ保存の最も重要な要素の 1 つでもあります。 IC がなければ、電子回路 (PCB など) は意図したとおりに機能しません。

ICパッケージングには、いくつかの顕著なメリットがあります。たとえば、IC パッケージはコンポーネントを損傷や腐食から確実に保護します。また、システム全体に十分な電流が流れるようにします。

IC パッケージングも有益であり、パッケージは IC ダイの狭いピッチから接続を「広げる」メカニズムとして機能します。ボックスは、ほとんどの PCB メーカーが必要とする広いピッチ領域にこれらのメカニズムを広げます。

(適切にパッケージ化された IC)

まとめ

これまで見てきたように、電子システムの IC パッケージングには、あなたが知っていると思っているよりも多くのことがあります。エレクトロニクスの世界の新旧を問わず、プレーヤーはそれらを明確に把握する必要があります。

このようにして、ここで新しい開発に遅れないようにすることができます。

さまざまなタイプの IC パッケージまたは PCB に関連するものについて質問がありますか?気軽に回路基板を購入してください。さまざまなことで混乱する可能性があります。片面PCB、両面PCB、またはその他のタイプのPCBのいずれであっても、お問い合わせください。私たちは、クライアントがビジネスのために情報に基づいた電子部品の決定を下すために必要な情報をクライアントに提供することに誇りを持っています.