حزمة IC: الأنواع، أنماط التركيب، والميزات

حزمة الدوائر المتكاملة ليست مجرد غطاء لشريحة إلكترونية. يدعم قالب السيليكون، ويربطه باللوحة المطبوعة، ويحميه من الإجهاد والرطوبة، ويساعد في التحكم في الحرارة. هيكل الحزمة، ونمط التركيب، ونوع الطرفيات يؤثر على الحجم والتخطيط والتجميع. تقدم هذه المقالة معلومات عن أنواع حزم الدوذات المتكاملة، وميزاتها، والتدفق الحراري، والسلوك الكهربائي.

نظرة عامة على حزمة الدوائر المتكاملة

حزمة الدوائر المتكاملة تحتفظ وتدعم شريحة السيليكون أثناء توصيلها بلوحة الدوائر المطبوعة. تحمي القالب من الإجهاد الجسدي والرطوبة والتلوث الذي قد يؤثر على الأداء. كما تخلق الحزمة مسارات كهربائية مستقرة للطاقة والإشارات بين الشريحة وبقية الدائرة. بالإضافة إلى ذلك، يساعد في نقل الحرارة بعيدا عن القالب حتى يتمكن الجهاز من العمل ضمن حدود درجة حرارة آمنة. وبسبب هذه الأدوار، يؤثر حزمة الدوائر المتكاملة على المتانة والثبات الكهربائي وتشغيل النظام، وليس فقط الحماية الفيزيائية.

العناصر الداخلية الرئيسية لحزمة الدوائر المتكاملة

• شريحة السيليكون - تحتوي على الدوائر الإلكترونية التي تؤدي الوظيفة الرئيسية

• الربط - روابط سلكية أو نتوءات تنقل الطاقة والإشارات بين الشريحة وأطراف الحزمة

• إطار رصاصي أو ركيزة - يدعم القالب ويوجه المسارات الكهربائية إلى الأطراف

• التغليف أو مركب العفن - يغلق الأجزاء الداخلية ويحميها من الضغوط الفيزيائية والبيئية

عائلات حزم IC الرئيسية

• حزم الدوائر المتكاملة القائمة على إطار الرصاص - عبوات بلاستيكية مصبوبة تستخدم هيكلا معدنيا لتشكيل الأسلاك الخارجية

• حزم الدوائر المتكاملة القائمة على الركيزة - حزم الدوائر المبنية على ركائز مغلفة أو خزفية لدعم التوجيه الأكثر إحكاما وزيادة عدد الدبابيس

• حزم الدوائر المتكاملة على مستوى الرقاقة والمخرج - ميزات حزمة الدوائر المتكاملة تتشكل على مستوى الشريحة أو اللوحة لتقليل الحجم وتحسين التكامل

أنماط تثبيت حزمة الدوائر المتكاملة (من خلال الفتحة مقابل التثبيت السطحي)

حزم الدوائر المتكاملة ذات الفتحات تحتوي على أسلاك طويلة تمر عبر ثقوب مثقوبة في لوحة الدوائر ويتم لحامها من الجهة الأخرى. هذا الأسلوب يخلق اتصالا ماديا قويا، لكنه يشغل مساحة أكبر من الألواح ويحتاج إلى تصاميم أكبر.

توضع حزم الدوائر المتكاملة المثبتة على السطح مباشرة على وسادات لوحة الدوائر المطبوعة ويتم لحامها في مكانها دون وجود ثقوب. يدعم هذا الطراز أحجام عبوات أصغر، ووضعية أكثر إحكاما، وتجميع أسرع في معظم الإنتاجات الحديثة.

أنواع إنهاء حزمة IC

رؤوس أجنحة النورس

تمتد أسلاك أجنحة النورس من جانبي حزمة الدوائر المتكاملة، مما يجعل وصلات اللحام واضحة على الحواف. هذا يدعم فحصا أبسط وسهولة فحص وصلات اللحام.

J-Leads

تمنحني أسلاك J إلى الداخل تحت حافة حزمة الدوائر المتكاملة. نظرا لأن وصلات اللحام أقل وضوحا، فإن الفحص أكثر محدودية مقارنة بأنماط الرصاص المكشوفة.

وسادات القاع 

الوسادات السفلية هي تلامسات مسطحة تحت حزمة الدوائر بدلا من الجوانب. هذا يقلل من حجم البصمة لكنه يتطلب وضعا دقيقا وتحكما في اللحام لضمان وصلات موثوقة.

مصفوفات الكرات

تستخدم مصفوفات الكرات كرات اللحام تحت حزمة الدائرة المتكاملة لتشكيل الوصلات. يدعم هذا عددا كبيرا من الوصلات في مساحة صغيرة، لكن الوصلات يصعب رؤيتها بعد التجميع.

أنواع وميزات حزمة الدوائر المتكاملة

أبعاد حزمة IC ومصطلحات البصمة

• طول وعرض الجسم - حجم حزمة IC

• الرصاص، الوسادة، أو الكرة - المسافة بين الأطراف الكهربائية

• ارتفاع المسافة - الفجوة بين حزمة الدائرة المتكاملة وسطح لوحة الدوائر المطبوعة

• حجم الوسادة الحرارية - وجود وحجم وسادة مكشوفة تحتها لنقل الحرارة

أداء الحزمة الحرارية وتدفق الحرارة

يعتمد الأداء الحراري في حزمة الدوائر المتكاملة على مدى كفاءة انتقال الحرارة من قالب السيليكون إلى هيكل الحزمة ثم إلى لوحة الدوائر والهواء المحيط بها. إذا لم تستطع الحرارة الهروب بشكل صحيح، ترتفع درجة حرارة حزمة الدوائر المتكاملة، مما قد يقلل من الاستقرار ويقصر عمر التشغيل.

يتأثر تدفق الحرارة بمواد العبوة، ومسارات انتشار الحرارة الداخلية، وما إذا كانت وسادة حرارية مكشوفة متاحة. يلعب نحاس PCB دورا أيضا لأنه يساعد في سحب الحرارة بعيدا عن حزمة الدوائر المتكاملة.

بعض أنماط حزمة الدوائر المتكاملة مصممة بمسارات حرارية أقصر وأعرض، مما يسمح بنقل حرارة أفضل إلى اللوحة. مع تصميم لوحة لوحة مثلية المطبوعات المناسبة، يمكن لهذه الحزم دعم مستويات طاقة أعلى مع ارتفاع درجة حرارة أكثر تحكما في الحرارة.

السلوك الكهربائي لحزمة الدوائر المتكاملة والتأثيرات الطفيلية

كل حزمة متكاملة تدخل تأثيرات كهربائية صغيرة غير مرغوبة، بما في ذلك المقاومة، والسعة، والحث. تأتي هذه من المحطات الطرفية، وهياكل الرصاص، ومسارات الربط الداخلي. يمكن لهذه التأثيرات الطفيلية أن تبطئ تبديل الإشارات، وتزيد الضوضاء، وتقلل من استقرار الطاقة في الدوائر ذات الإشارات عالية السرعة.

حزم IIC ذات مسارات اتصال أقصر وطرفيات موزعة بشكل جيد تتعامل مع الإشارات السريعة بشكل أكثر اتساقا وتساعد في تقليل التداخل غير المرغوب فيه.

حدود تجميع وتصنيع حزمة الدوائر المتكاملة 

حدود طباعة المعجون بالنغمة واللحام

تتطلب الأبواب الصغيرة أو الوسادات طباعة دقيقة لمعجون اللحام ومحاذاة دقيقة في الموضع. إذا كان التباعد دقيقا جدا، قد تتكون جسور لحام، أو قد لا تتصل الوصلات بالكامل.

حدود فحص مفصل اللحام

وصلات اللحام في حزمة IC التي تظهر على الجوانب أسهل في الفحص. عندما تكون الوصلات تحت الحزمة، يصبح الفحص أكثر محدودية وقد يتطلب أدوات متخصصة.

صعوبة إعادة العمل للحزم المنتهية في الأسفل

حزم الدوائر المتكاملة ذات وصلات اللحام المخفية أصعب في الاستبدال لأن الوصلات لا يمكن الوصول إليها مباشرة. وهذا يجعل إزالة وإعادة اللحام أكثر تحديا مقارنة بالعبوات المصنوعة من الرصاص.

موثوقية حزمة الدوائر المتكاملة مع مرور الوقت

الخاتمة

تؤثر حزم الدوائر المتكاملة على كيفية اتصال الشريحة، والتعامل مع الحرارة، والحفاظ على موثوقيتها مع مرور الوقت. تأتي الفروقات الرئيسية من عائلات الحزم، وأنماط التثبيت، وأنواع الإنهاء مثل أجنحة النورس، وأغطية J، والوسادات السفلية، ومصفوفات الكرات. الأبعاد، التأثيرات الطفيلية، حدود التجميع، والإجهاد طويل الأمد أيضا مهمة. قائمة تحقق واضحة تساعد في مقارنة الاحتياجات الكهربائية والحرارية والميكانيكية.

الأسئلة الشائعة [الأسئلة الشائعة]

ما الفرق بين حزمة IC وقالب السيليكون؟

شريحة السيليكون هي دائرة الشريحة. حزمة الدوائر المتكاملة تحتفظ بالشريحة وتحميها وتتصل بها لوحة الدوائر المطبوعة.

ما هي الوسادة الحرارية المكشوفة في حزمة الدوائر المتكاملة؟

هي وسادة معدنية تحت العبوة تنقل الحرارة إلى لوحة المطبوعات المطبوعة عند اللحام.

ماذا يعني MSL في حزم الدوائر المتكاملة؟

MSL (مستوى حساسية الرطوبة) يوضح مدى سهولة تلف عبوة الدوائر المتكاملة بسبب الرطوبة أثناء إعادة اللحام.

ما هو تشويه حزم الدوائر المتكاملة؟

الالتواء هو انحناء جسم حزمة الدوائر المتكاملة، مما قد يسبب ضعف أو عدم استقرار وصلات اللحام.

كيف يتم وضع علامة على الرقم رقم 1 على حزمة IC؟

يتم تمييز الدبوس 1 باستخدام نقطة أو شق أو غمازة أو زاوية مقطوعة على جسم العبوة.

ما الفرق بين تباعد النغمة ومسافة تتبع لوحة الدوائر المطبوعة؟

النغمة هي التباعد بين أطراف الطرود. تباعد آثار لوحة الدوائر المطبوعة هو التباعد بين مسارات النحاس على لوحة اللوحة المطبوعة.