Почему развязывающие колпачки не встроены в корпус IC или IC?


48

Название, вероятно, достаточно хорошее, но мне всегда было интересно, почему разъединительные колпачки не встроены в чип или, по крайней мере, в упаковку IC?


2
Они иногда есть! Я видел процессоры ПК с ними. Это слишком дорого для обычных устройств и сделает их слишком большими.
— Леон Хеллер

Как уже упоминалось, вы можете встроить заглушки в розетку. Я нашел их на RS, их могут продавать и другие поставщики. Хотя они дороже, чем просто стандартные розетки. Я чувствую, что стоимость может не стоить того в промышленности по сравнению с покупкой розеток и колпачков отдельно.
— Дин

3
@Leon: Это может быть ответом вместо комментария :)
— эндолит

1
@endolith - это был ответ! не усложняй Леону :-)
— stevenvh

Ответы:


37

Интеграция конденсаторов на чипе стоит дорого (им нужно много места) и не очень эффективна (вы ограничены очень маленькими конденсаторами).
Упаковка не предлагает комнату, конденсатор будет на пути склеивания.

редактировать
IC пакет миниатюризация обусловлена рынком мобильных телефонов (сотни megadevices в год, если не gigadevice). Мы всегда хотим пакеты меньшего размера, как по площади, так и по высоте. Просто откройте свой мобильный телефон, чтобы увидеть, в чем проблема. (Мой телефон имеет толщину 1 см, включая верхнюю и нижнюю часть корпуса, дисплей, батарею толщиной 5 мм и между ними есть печатная плата с компонентами.) Вы можете найти пакеты BGA, высота которых меньше мм ( этот пакет SRAM равен 0,55 мм (!)). Это меньше, чем высота развязывающего конденсатора 0402 100 нФ.
Типичным для SRAM является то, что размер пакета не является стандартным. Вы найдете 8 мм * 6 мм, но также 9 мм * 6 мм. Это потому, что упаковка подходит к матрице как можно ближе. Просто штамп плюс на каждой стороне доли мм для склеивания. (Кстати, матрицы BGA соединены на встроенной печатной плате, которая направляет сигналы от краев к шариковой сетке.)
Это крайний пример, но другие пакеты, такие как TQFP, не оставляют намного больше места.

Также гораздо дешевле выбрать и разместить конденсатор на печатной плате; вы все равно делаете это для других компонентов.


было бы неплохо иметь некоторые ссылки, но деликатность, не требуется.
— Кортук

Возможно ли, чтобы на некоторых чиповых упаковках были вогнутые участки, отлитые в нижней части корпуса, где на плате могли быть установлены конденсаторы? Это не сработает на чипах, где упаковка и матрица имеют практически одинаковый размер, но на многих упакованных микросхемах полость матрицы - это небольшая часть упаковки.
— суперкат

@ Кортук - как правило, Кортук, всегда хочет большего! :-) Дело в том, что производители не делают заявлений, почему они не интегрируют развязывающие конденсаторы; для них это очевидно.
— stevenvh

Извините, но я не покупаю "это очевидно ...", потому что я думаю, что это узкий взгляд, который не смотрит на общую картину. Я согласен с проблемами сотового телефона и упаковки, это, вероятно, правда. Мне кажется, что материал, который имеет желаемую емкость, может быть встроен в упаковку и просто соединен проволочной обвязкой. Может быть, это не очевидно или, возможно, более вероятно, невежественны. Не говоря уже о том, что им нужно больше места на плате, чем каким-либо образом интегрированным.
— Кенни

@kenny - я сказал, что для производителя это очевидно, а не для нас, простых смертных. А что касается внешней крышки, требующей больше места: это верно только в том случае, если им не нужно увеличивать корпус для установки конденсатора. И, как я объяснил в примере с BGA, просто нет места для размещения 0402, возможно, даже не 0201. Кроме того, последние не доходят до 100 нФ. (Мне также интересно, если для склеивающей машины не требуется плоская поверхность.)
— stevenvh

22

εр

Материалы, используемые в микросхемах, оптимизированы для полупроводников, а не для вещей, необходимых в конденсаторах (т.е. чрезвычайно высокие диэлектрические постоянные). И даже если бы они были, встроенные конденсаторы все равно занимали бы много места, делая чипы очень дорогими. Относительно большая площадь встроенного в чип конденсатора должна была бы пройти через все сложные технологические этапы, необходимые для первоначальной функциональности чипа. Следовательно, единственные конденсаторы, встроенные в структуру микросхемы, - это те, которые в любом случае могут быть очень маленькими или те, которые должны быть очень точно подобраны к тому, к чему предназначена ИС, например, конденсаторы перераспределения заряда аналогового последовательного приближения. -Цифровой преобразователь, который должен быть обрезан, пока чип еще находится в процессе производства.

Для таких вещей, как разъединение шин питания микросхемы или буферизация его эталонного узла, где точное значение конденсатора не имеет большого значения, но когда требуется продукт с высоким C * V, лучше разместить несколько конденсаторов рядом с ИС. Они могут быть изготовлены из электролитического или керамического материала, обрезанного для большого емкостного напряжения * в небольшом объеме, и изготовлены в процессе, идеальном для этих требований.

Кроме того, существуют, конечно, некоторые гибридные технологии упаковки, в которых керамические конденсаторы помещаются на или в одну и ту же упаковку с микросхемой, но это исключения, когда длина разъемов от головки до стандартной упаковки ИС и от гнезда до крышки на плата уже была бы слишком длинной и имела бы слишком большую индуктивность, или там, где производитель микросхемы не хочет полагаться на то, что разработчики платы фактически прочитают свои листы данных и замечания по применению о том, где должны быть размещены крышки, чтобы микросхема могла соответствовать ее технические характеристики.


Спасибо за эту информацию, очень полезно. На самом деле я больше думал об интегрированном пакете, как в вашем последнем абзаце. Похоже, что вендеры со свинцовой рамой, извините, если они датированы, могли бы это в дизайн. Может быть, что-то об этом процессе или о расходах на это, почему?
— Кенни

AFAIK, конденсаторы спаяны в гибридных упаковках, а гибридные упаковки всегда содержат какой-либо материал платы, будь то керамика или аналог FR4 (но с характеристикой теплового расширения, которая лучше соответствует кремнию). Только вокруг матрицы, свинцовой рамы и упаковки - только склеивание, и нет пайки. Я не знаю, могут ли кепки действительно быть связаны.
— зебонавт

12

Раньше были встроенные разъёмы IC с развязывающими конденсаторами. Давно их не видел, хотя

введите описание изображения здесь


1
Можете ли вы предоставить примеры или ссылки на примеры этих старых сокетов IC?
— Джефф Этвуд

2
Вопрос был о крышках внутри IC (die) или IC пакетов. Это сокет IC, а не пакет. Эти сокеты могли быть изобретены для экономии места на печатных платах, в то время как SMT еще не был нормой, и они ограничены общими пакетами логики, где GND находится на выводе (# total_pins / 2), а VCC на выводе (#total_pins)
— zebonaut,

1
@Джефф - я добавил изображение к ответу Линдона. Причина, по которой вы больше не видите их, заключается в том, что они применяются только к определенному пиннингу, например, Vcc на контакте 20, gnd на контакте 10. Обычно это строительные блоки LSTTL и HCMOS. Подобное размещение выводов питания было довольно глупой идеей для начала, и это больше не делается. Современные микросхемы могут иметь свои выводы питания практически в любом месте, но они часто располагаются ближе друг к другу. Кроме того, это DIL !, кто использует это больше? :-)
— stevenvh

1
@stevenvh, я знаю, что это шутка, но ... мы все еще часто используем DIL! :( При проектировании с высоким энергопотреблением, об этом мне говорит мой партнер по энергопотреблению EE, это самая низкая стоимость, потому что для многих компонентов требуется сквозное отверстие, и, следовательно, дороже иметь оба этих элемента в сборке.
— Кенни

1
когда я впервые увидел это, я подумал, что это шутка о фотошопе
— Джоэл Б.

6

Если вопрос заключается в том, почему развязывающие колпачки не инкапсулированы вместе с головкой в ​​упаковке, я бы сказал, что основная причина - экономичность - в большинстве случаев не так много прироста производительности для подключения конденсатора к плате (вместо этого иметь его на печатной плате) - поэтому дополнительные затраты (на разработку процесса, тестирование и стоимость товаров) не приносят пользы потребителю и лишь увеличивают стоимость устройства.

Существующие процессы упаковки также должны быть изменены, чтобы приспособить чип внутри упаковки. Это добавило бы значительную сумму затрат на новое или модификацию существующего инструмента (станки, пресс-формы, контрольное оборудование и так далее) - просто чтобы добавить этот дополнительный конденсатор.

Что касается размещения конденсаторов непосредственно на кристалле - это пространство кристалла более ценно в качестве транзисторов, чем в качестве конденсаторов. Опять же, для емкости лучше использовать ее вне упаковки с сердцевиной.


@ кто бы это ни отрицал - было бы хорошо, если бы вы сообщили нам, почему вы это сделали. Это может позволить @Toybuilder улучшить свой ответ.
— Стивенвх

3
Я не вижу здесь ничего, что заслуживало бы отрицательного голосования. Это не очень хороший ответ в том смысле, что он не добавляет много нового или не вдавается в подробности, но он также не является неправильным, неуместным, оскорбительным или иным злом. Я просто отдал ему один голос, чтобы вернуть его на 0. Обычно я бы не проголосовал за это, но я думал, что оставлять его отрицательным было несправедливо.
— Олин Латроп
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.