پکیج های آی سی - انواع پکیج های IC - قطعات الکترونیک

یکی از راه های اصلی تشخیص نوع  پکیج آی سی ، نصب آن روی برد مدار چاپی است . همه پکیج ها به دو صورت نصب می شوند: مونتاژ داخلی (مونتاژ DIP) و مونتاژ سطحی (مونتاژ SMD) پکیج های  نصب داخلی عموما بزرگتر و استفاده از آن آسان تر است. آن ها به این صورت طراحی شده اند که یک طرف قطعات نصب بشود و از طرف دیگر قطعات لحیم شوند.

مدارهای مجتمع  (IC)

IC سنگ بنای قطعات الکترونیک مدرن است . آن ها معمولا قلب و مغز  اکثر بردهای مدار چاپی هستند . آن ها به شکل تراشه های کوچک وسیاه رنگی هستند که که شما می توانید در همه جای برد  PCBروی مدار پیدا کنید.از آن جایی که اهمیت آن ها در مدارات الکترونیکی غیر قابل انکار است.بهتر است IC (آی سی) و ساختمان داخل آن را بهتر بشناسیم.

ic ها تراشه های سیاه رنگی هستند  که در همه زمینه های الکترونیک استفاده می شوند 

آی سی مجموعه ای از مقاومت، ترانزیستور، خازن و... است که همه این ها برای رسیدن به یک هدف مشترک در یک تراشه کوچک پر شده وبه هم متصل شده است، آن ها انواع مختلفی دارند :

single-circuit logic gates, op amps, 555 timers, voltage regulators, motor controllers, microcontrollers, microprocessors, FPGAs…

مطالب پوشش داده  شده در این بخش:

ساختار آی سی (IC)

پکیج های رایج آی سی (IC)

شناسایی آی سی (IC)

استفاده های متداول آی سی (IC)

مطالعات پیشنهادی

IC یکی از مسائل مهم و اساسی در حوزه الکترونیک است . آن ها با توجه به دانش های پیشین طراحی شده اند، بنابراین اگر شما با این مسائل آشنا نیستید، برای شروع  بهتر است مطالب زیر را مطالعه کنید

مدار چیست

پلاریته

مقاومت

خازن

ترانزیستور

داخل IC

وقتی  به IC فکر میکنیم ، تراشه کوچک مشکی را تصور می کنیم . اما داخل این تراشه چیست؟

جزئیات  داخل مدار بعد از حذف لایه بالا.

اصلی ترین جزء IC مجموعه ایی از لایه بندی های ویفرهای نیمه هادی، فلز مس و دیگر مواد که به ترانزیستور، مقاومت یا دیگر اجزاء روی مدار متصل است. مجموعه ای از برشهای  تشکیل دهنده این ویفر ها die نامیده می شود.

نمایی از IC DIE

در حالی که خود IC کوچک است ، ویفرهای نیمه هادی و لایه های مسی که شامل آن می شود بسیار نازک است و اتصالات بین لایه ها بسیار پیچیده است.

در شکل زیر برش هایی از die IC  نمایان است.

برش های die ic برای مونتاژ قطعات الکترونیک شامل مونتاژ SMD، مونتاژ DIP و... متصل کردن بسیار کوچک اند تا حدی که امکان لحیم کردم و اتصال به صورت مستقیم را ندارند برای سهولت در امر لحیم کاری و اتصال die ها را در پکیج ها قرار دادند. برش های کوچک و ظریف die داخل پکیج های IC که در تراشه های سیاه  که همه ما با آن آشنایی داریم جا دارد.

پکیج های آی سی (IC)

پکیج ها ، بسته هایی هستند که IC DIE و splays را داخل یک دستگاه جای داده و ارتباط با آن ها را آسان  تر کرده است. اتصالات خارجی  DIE از طریق یک قطعه کوچک از سیم های طلا  به یک پد یا پین در پکیج متصل است.

پکیج ها انواع مختلفی دارند که هر یک از آن ها منحصر به فرد در ابعاد ، تعداد پین ، نصب و استقرار است.

 علامت گذاری قطبها و شماره پین ها

تمام IC ها قطبی هستند و همه پین ها از نظر مکان ، عملکرد منحصر به فرد دارند. این به این معنی است راه های کمی برای تعیین پین ها  وجود دارد . برای پیدا کردن اولین پین در اکثر آی سی ها  می توان از محل  بریدگی  و یا نقطه ای روی لبه IC استفاده می شوند.

(گاهی هر دو و گاهی یکی)

 حال شما محل دقیق اولین پین را می دانید

نصب و استقرار

یکی از راه های اصلی تشخیص نوع  پکیج آی سی ، نصب آن روی برد مدار چاپی است . همه پکیج ها به دو صورت نصب می شوند: مونتاژ داخلی (مونتاژ DIP) و مونتاژ سطحی (مونتاژ SMD) پکیج های  نصب داخلی عموما بزرگتر و استفاده از آن آسان تر است. آن ها به این صورت طراحی شده اند که یک طرف قطعات نصب بشود و از طرف دیگر قطعات لحیم شوند.

رنج اندازه های پکیج های  SMDاز کوچک به ریز است. همه آن ها طوری طراحی شداند که در یک طرف برد PCB قرار می گیرند و روی سطح ان ها لحیم می شود . پین های پکج های  SMD به صورت عمودی از تراشه ها بیرون زده اند یا گاهی اوقات مانند یک ماتریس پایین تراشه مرتب هستند.

مونتاژ قطعات DIP :

DIP یکی از رایج ترین  پکیج های IC است که شما با آن روبه رو می شوید. آن تراشه های کوچک دارای دو ردیف پین موازی و یک مکعب مستطیل ،سیاه رنگ و یک خانه پلاستیکی هستند

 یکی از محبوبترین میکروکنترلرها با پکیج DIP را می توانید در عکس بالا مشاهده نمایید.

هر دو پین  IC به اندازه (2.54mm) از یک دیگر فاصله دارد ، که این فاصله  مناسب و استاندارد برای اتصالات  فیبر مدار چاپی  است.به طور کلی ابعاد و پکیج های DIP  به تعداد پین ها بستگی دارد  که ممکن است  در هر چهار طرف تا 64 عدد وجود داشته باشد.

فاصله بین آن ها این اجازه را می دهد که DIP IC ها به صورت استاندارد در مر کز برد مدار چاپی قرار گیرند .

قطعات DIP IC اکثرا به صورت مستقیم روی برد مونتاژ می شوند به طوری که خود آن ها یک طرف برد و پایه های آن ها سمت دیگر مونتاژ می شوند اما گاهی  برای مونتاژ غیر مستقیم می توان از سوکت ها استفاده کرد که آن ها روی برد PCB مونتاژ شوند و سپس  IC  روی آن قرار بگیرد.

امروزه تنوع های زیادی در پکیج های SMD وجود دارد. به این منظور برد مدار چاپی (PCB) متناسب با پکیج   SMDهایی که که روی آن استفاده می شود طراحی می شوند.

(Small-outline(SOP

(SOIC(Small-outline IC و  SMD همان  DIP ها هستند که نوع اتصالشان به صورت سطحی روی فیبر مدار چاپی می باشد.

با توجه به شرایط مناسب پکیج های SMD ،  این نوع پکیج ها  به ساده ترین روش لحیم کاری می شوند. در پکیج های SMD هر پین معمولا 1.27mm از یک دیگر فاصله دارند.

SSOP  (shrink small-outline package) ورژن کوچکتری از پکیج های ) SOIC Small-outline IC)هستند. پکیج های مشابه دیگر شامل  thin small-outline package) TSOP) و (TSSOP (thin-shrink small-outline package است .

SSOP نصب شده وسط برد

پکیج های QFP)Quad Flat Packages)

پین ها در چهار طرف IC قرار گرفته است . پین های هر طرف این نوع پکیج از 8 تا 70 پایه در هر طرف با فاصله ی هر دو پین در هر طرف از 4/0 mm تا 1 mm می باشد. کوچکترین سایز های استاندارد پکیج QFP ، TQFP (T=thin ) ، VQFP (V=very thin ) ، LQFP (low-profile) .

اگر شما پایه های QFP را سمباده بکشید ممکن است شبیه QFN شود. اتصالات  در پکیج های QFN بسیار ظریف و نازک است. قسمت های اتصال این  نوع پکیج روی لبه های پایینی IC قرار دارد.

پکیج های Thin (TQFN), very thin (VQFN) and micro-lead (MLF) کوچکترین سایز استاندار پکیج در QFN هستند . dual no-lead (DFN) and thin-dual no-lead (TDFN) پکیج هایی هستند که پین ها در دو طرف آن قرار می گیرد.

بسیاری از microprocessors ، سنسور ها و سایر آی سی های مدرن و پیشرفته در پکیج های QFN و QFP تولید شده است . microcontroller محبوب  ATmega328 نیز در هر دو پکیج موجود است .

(Ball Grid Arrays (BGA

در نهایت برای IC های پیشرفته پکیج های  BGA وجود دارد. که در آن ها پین ها  در دو ردیف چهار تایی بسیار ریز، زیر IC قرار گرفته است  گاهی اوقات قسمت های اتصال بصورت مستقسم  به DIE وصل است .

اگر پکیج های BGA را بخواهیم بصورت مونتاژ دستی روی برد نصب کنیم باید از یک استاد حرفه ایی و تمام عیار در این حوزه استفاده کنید ولی بصورت معمول برای مونتاژ این قطعات روی برد ها از دستگاه  مونتاژ  ماشینی  pick-and-place- دستگاه مونتاژ قطعات الکترونیک- استفاده می شود.

IC های رایج

آی سی ها انواع مختلفی دارند که توضیح همه آن ها سخت است. در اینجا با تعدادی از IC های رایج آشنا می شویم :

Logic Gates, Timers, Shift Registers, Etc.

Logic Gates، بلوک های سازنده یک آی سی هستند . بیشتر قسمت های  IC ها از Logic Gatess  ها تشکیل می شود که درون

مدار های  مجتمع قرار می گیرد بعضی از Logic Gates  ها شامل تعداد بسیار کمی از گیت ها در پکیج است مانند  AND .

در عین حال Logic Gates  ها می توانند مدارات منطقی پایه مانند timers, counters, latches, shift registers  و دیگر اجزا را در یک  IC تشکیل دهد

Microcontrollers, Microprocessors, FPGAs, Etc

 Microcontrollers, microprocessors,و  FPGAsهمه پکیج ها هزاران ، میلیون ها  وحتی بیلیون ها ترانزیستور  را در یک تراشه بسیار کوچک بصورت مدارات مجتمع وجود دارد .این قطعات الکترونیک معمولا بزرگترین قطعات در IC ها هستند رنج پکیج های Microcontroller های ساده از DIP ،  QFN/QFP از تعداد 8 پایه تا چند صد پایه گسترده است . هرچه این قطعات پیچیده تر  شوند پکیج های آن ها نیز پیچیده تر خوهد شد. FPQA ها  و microprocessorهای پیچیده  ممکن است  تا 1000 پین  خم داشته باشند.بنابراین فقط در پکیج های پیشرفته QFN ، LGA ، BGA وجود دارند.

سنسور ها

سنسور های جدید  مانند سنسور های دما ، شتاب سنج ،  ژیروسکوپ همه بصورت IC وجود دارد.

روی برد مدار چاپی سنسور ها معمولا کوچکتر از Microcontrollers و سایر آِی سی های هستند. تعداد پین های  این نوع IC ها  بین سه تا 20 عدد می باشند . آی سی های سنسور در پکیج DIP بسیار کمیاب هستند چرا که قطعات الکترونیک مدرن در پکیج های جدید  QFP ، QFN و حتی BGA ساخته می شوند.