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.