Tại sao mũ không tách rời được tích hợp trong gói IC hoặc IC?

48

Tiêu đề có lẽ đủ tốt, nhưng tôi đã luôn tự hỏi tại sao các nắp tách rời không được tích hợp vào chip hoặc ít nhất là bao bì IC?

decoupling-capacitor decoupling

— đồng xu
nguồn

2

Họ đôi khi là! Tôi đã thấy CPU PC với chúng. Nó quá đắt đối với các thiết bị thông thường và sẽ khiến chúng quá lớn.

— Leon Heller

Như mọi người đã đề cập, bạn có thể có được các nắp được tích hợp vào ổ cắm. Tôi tìm thấy những thứ này trên RS, các nhà cung cấp khác cũng có thể bán chúng. Mặc dù chúng đắt hơn sau đó chỉ là ổ cắm tiêu chuẩn. Tôi cảm thấy rằng chi phí có thể không xứng đáng trong ngành so với việc mua riêng các ổ cắm và mũ.

— Trưởng khoa

3

@Leon: Đó có thể là một câu trả lời thay vì một bình luận :)

— endolith

1

@endolith - đó là một câu trả lời! đừng làm khó Leon quá. :-)

— stevenvh

37

Việc tích hợp các tụ điện trên chip rất tốn kém (chúng cần nhiều không gian) và không hiệu quả lắm (bạn bị giới hạn ở các tụ cực nhỏ).
Bao bì không cung cấp phòng, tụ điện sẽ theo cách liên kết.

chỉnh sửa
thu nhỏ gói IC được điều khiển bởi thị trường điện thoại di động (hàng trăm megadevice mỗi năm, nếu không phải là một gigadevice). Chúng tôi luôn muốn các gói nhỏ hơn, cả về diện tích và chiều cao. Chỉ cần mở điện thoại của bạn để xem vấn đề là gì. (Điện thoại của tôi mỏng 1 cm, bao gồm nắp trên và dưới, màn hình hiển thị, pin dày 5 mm và giữa đó có PCB với các thành phần.) Bạn có thể tìm thấy các gói BGA cao dưới một mm ( gói SRAM này là 0,55 mm (!)). Đó là ít hơn chiều cao của một tụ tách rời 0402 100 nF.
Ngoài ra, điển hình của SRAM là kích thước gói không chuẩn. Bạn tìm thấy 8 mm * 6 mm, nhưng cũng 9 mm * 6 mm. Đó là bởi vì gói phù hợp với khuôn càng sát càng tốt. Chỉ cần cộng với mỗi bên một phần của mm cho liên kết. (BTW, các khuôn của BGA được liên kết trên một PCB tích hợp, định tuyến tín hiệu từ các cạnh đến lưới bóng.)
Đây là một ví dụ cực đoan, nhưng các gói khác như TQFP không còn nhiều chỗ trống.

Nó cũng rẻ hơn nhiều để chọn và đặt một tụ điện trên PCB; bạn đang làm điều này cho các thành phần khác.

— stevenvh
nguồn

nó sẽ là tốt đẹp để có một số tài liệu tham khảo, nhưng độc đáo, không bắt buộc.

— Kortuk

Có thể, trên một số gói chip, có các khu vực lõm được đúc vào mặt dưới của gói nơi các tụ điện có thể được đặt trên tàu? Điều đó sẽ không hoạt động trên các con chip trong đó gói và khuôn có kích thước gần như nhau, nhưng trên nhiều IC đóng gói, khoang chết là một phần nhỏ của gói.

— supercat

@Kortuk - điển hình là Kortuk, luôn muốn nhiều hơn nữa! :-) Điều đáng nói là các nhà sản xuất không đưa ra tuyên bố tại sao họ không tích hợp các tụ tách rời; Đối với họ đó là điều hiển nhiên.

— stevenvh

Tôi xin lỗi, nhưng tôi không mua "điều đó là hiển nhiên ..." bởi vì tôi nghĩ đó là một cái nhìn hạn hẹp không nhìn vào bức tranh lớn. Tôi đồng ý về các mối quan tâm về điện thoại di động và bao bì, điều đó có lẽ đúng. Dường như với tôi rằng một vật liệu có điện dung mong muốn có thể được thiết kế vào bao bì và chỉ được liên kết với bonder dây. Có lẽ điều đó không rõ ràng hoặc có lẽ nhiều khả năng không biết gì. Chưa kể, tôi sẽ nghĩ rằng họ cần nhiều không gian trên bảng hơn là tích hợp dưới bất kỳ hình thức nào.

— kenny

@kenny - Tôi đã nói rõ ràng đối với nhà sản xuất, không phải nó chỉ dành cho chúng ta. Và về một nắp bên ngoài cần nhiều không gian hơn: điều đó chỉ đúng nếu họ không phải phóng to gói để lắp tụ điện vào. Và như tôi đã giải thích trong ví dụ về BGA, đơn giản là không có chỗ để đặt 0402, thậm chí có thể không phải là một 0201. Bên cạnh đó, sau này không đến 100 nF. (Tôi cũng tự hỏi nếu máy liên kết không yêu cầu bề mặt phẳng.)

— stevenvh

22

$\epsilon_r$

Các vật liệu được sử dụng trong chip được tối ưu hóa cho chất bán dẫn, không phải cho những thứ cần thiết trong tụ điện (tức là hằng số điện môi cực cao). Và ngay cả khi chúng là, các tụ điện trên chip vẫn sẽ sử dụng rất nhiều không gian, làm cho các chip rất đắt tiền. Diện tích tương đối lớn cho một tụ điện trên chip sẽ phải trải qua tất cả các bước quy trình khó khăn cần thiết cho chức năng chip ban đầu. Do đó, các tụ điện duy nhất được xây dựng trên cấu trúc chip là những tụ điện dù rất nhỏ hoặc những tụ điện được yêu cầu phải cắt rất chính xác với những gì IC dự định, ví dụ như các tụ điện phân phối điện tích của một tương tự gần đúng liên tiếp bộ chuyển đổi kỹ thuật số thậm chí phải được cắt trong khi chip vẫn đang được sản xuất.

Đối với những thứ như tách đường ray cung cấp của chip hoặc đệm nút tham chiếu của nó, trong đó giá trị chính xác của tụ điện không quá quan trọng nhưng khi cần một sản phẩm C * V cao, tốt hơn là đặt một số tụ điện bên cạnh IC. Chúng có thể được làm bằng vật liệu điện phân hoặc gốm được cắt tỉa cho điện áp * nhiều điện áp trong một thể tích nhỏ, và được chế tạo theo quy trình lý tưởng cho các yêu cầu này.

Sau đó, tất nhiên có một số kỹ thuật đóng gói lai trong đó các tụ gốm được đặt trên hoặc vào cùng một gói với một IC, nhưng đây là những trường hợp ngoại lệ trong đó độ dài của các đầu nối từ khuôn thông qua gói IC tiêu chuẩn và ổ cắm trên nắp bo mạch sẽ quá dài và có quá nhiều độ tự cảm, hoặc nơi mà nhà sản xuất IC không muốn dựa vào các nhà thiết kế bảng để thực sự đọc các bảng dữ liệu của họ và ghi chú ứng dụng về vị trí phải đặt mũ để IC có thể đáp ứng thông số kỹ thuật.

— cá ngựa vằn
nguồn

Cảm ơn thông tin đó, rất hữu ích. Tôi thực sự đã nghĩ nhiều hơn về gói tích hợp như trong đoạn cuối của bạn. Có vẻ là người bán khung dẫn đầu, xin lỗi nếu đó là ngày, nó có thể vào thiết kế. Có lẽ một cái gì đó về quá trình đó hoặc chi phí để làm điều đó là tại sao?

— kenny

AFAIK, tụ điện được hàn trong các gói lai và các gói lai luôn chứa một số loại vật liệu bảng, có thể là gốm hoặc tương tự FR4 (nhưng có đặc tính mở rộng nhiệt phù hợp hơn với silicon). Chỉ với một cái chết, một khung chì và một gói xung quanh đó, chỉ có liên kết và không có hàn. Tôi không biết nếu mũ thực sự có thể được liên kết.

— cá ngựa vằn

12

Đã từng có các ổ cắm IC với các tụ tách rời được tích hợp. Không thấy chúng trong nhiều năm, tho

nhập mô tả hình ảnh ở đây

— lyndon
nguồn

1

bạn có thể cung cấp các ví dụ hoặc liên kết đến các ví dụ về các ổ cắm IC cũ này không?

— Jeff Atwood

2

Câu hỏi là về mũ trong IC (chết) hoặc gói IC. Đây là một ổ cắm IC, không phải là một gói. Các ổ cắm này có thể đã được phát minh để tiết kiệm dung lượng trên PCB trong khi SMT chưa phải là chuẩn mực và chúng bị giới hạn ở các gói logic thông thường trong đó GND nằm trên pin (# Total_pin / 2) và VCC nằm trên pin (#total_pin)

— zebonaut

1

@Jeff - Tôi đã thêm một hình ảnh vào câu trả lời của lyndon. Lý do tại sao bạn không nhìn thấy những cái đó nữa là vì chúng chỉ áp dụng cho một ghim cụ thể, như Vcc trên pin 20, gnd trên pin 10. Điển hình là các khối xây dựng LSTTL và HCMOS. Đặt các chân nguồn như thế là một ý tưởng tuyệt vời để bắt đầu, và nó không còn được thực hiện nữa. Các IC hiện đại có thể có các chân nguồn của chúng ở bất kỳ đâu, nhưng chúng thường được đặt gần nhau hơn. Ngoài ra, đây là DIL!, Ai sử dụng nó nữa? :-)

— stevenvh

1

@stevenvh, tôi biết đó là trò đùa, nhưng ... chúng tôi vẫn sử dụng DIL, rất nhiều! :( Khi thiết kế với công suất cao, chi phí thấp nhất mà đối tác cung cấp điện EE của tôi nói với tôi bởi vì nhiều bộ phận yêu cầu lỗ thông hơi và do đó sẽ đắt hơn khi có cả hai trong bảng mạch.

— kenny

1

Khi tôi lần đầu tiên nhìn thấy điều này, tôi đã nghĩ rằng đó là một trò đùa Photoshop

— Joel B

6

Nếu câu hỏi đặt ra là tại sao nắp tách rời không được đóng gói cùng với khuôn trong bao bì, tôi sẽ nói rằng lý do chính là về kinh tế - trong hầu hết các trường hợp, không có nhiều hiệu suất để mang tụ điện lên trên (thay vào đó có nó trên PCB) - vì vậy chi phí tăng thêm (trong quá trình phát triển, thử nghiệm và chi phí hàng hóa) không mang lại lợi ích gì cho người tiêu dùng và chỉ làm tăng thêm chi phí của thiết bị.

Các quy trình đóng gói hiện tại cũng sẽ phải được sửa đổi để bổ sung cho chip trong gói. Điều đó sẽ thêm chi phí đáng kể cho việc mới hoặc sửa đổi dụng cụ hiện có (máy móc, khuôn mẫu, thiết bị kiểm tra và bật và tắt) --- chỉ để thêm tụ điện bổ sung đó.

Đối với việc đặt các tụ điện trực tiếp trên khuôn - không gian chết đó có giá trị như các bóng bán dẫn hơn là các tụ điện. Một lần nữa, đối với điện dung, tốt hơn hết là bạn nên sử dụng nó bên ngoài bao bì lõi.

— Người chơi đồ chơi
nguồn

@ bất cứ ai hạ thấp điều này - Sẽ thật tuyệt nếu bạn cho chúng tôi biết lý do tại sao bạn làm như vậy. Nó có thể cho phép @Toybuilder cải thiện câu trả lời của mình.

— stevenvh

3

Tôi không thấy bất cứ điều gì ở đây xứng đáng được bỏ phiếu. Đó không phải là một câu trả lời tuyệt vời ở chỗ nó không thêm nhiều điều mới mẻ hay đi sâu vào chi tiết, nhưng nó cũng không sai, không phù hợp, xúc phạm, hay nói cách khác là xấu xa. Tôi chỉ bỏ phiếu một lần để đưa nó về 0. Thông thường tôi sẽ không bỏ phiếu này, nhưng tôi nghĩ để lại tiêu cực là không công bằng.

— Olin Lathrop