Tipos de paquetes de IC esenciales que todo ingeniero electrónico debe saber

Usted debe saber sobre los tipos de paquetes esenciales de IC porque la electrónica cambia mucho. Los paquetes de IC comenzaron simples,Como DIP, pero ahora hay nuevos tipos como BGA y flip-chip. Estos cambios ocurren porque la gente quiere dispositivos más pequeños y rápidos. También quieren que los dispositivos sean más potentes. El paquete que elija cambia la forma en que su dispositivo maneja el calor. También afecta lo confiable que es y cómo encaja en su diseño. Cuando elige un paquete, debe pensar en lo que necesita su dispositivo. También hay que pensar en lo que es posible hacer. Tomar buenas decisiones le ayuda a mantener los costos bajos. También ayuda a que su dispositivo funcione bien y dure más tiempo.

Puntos clave

• Los paquetes de IC cambian lo grande, rápido y confiable que es un dispositivo. También afectan la cantidad de calor que hace. Elige el adecuado para tu proyecto.

• Los paquetes de orificio pasante como DIP son fáciles de usar y reparar. Necesitan más espacio y funcionan mejor para diseños lentos.

• Los paquetes de montaje en superficie ahorran espacio y hacen que las cosas funcionen mejor. Ayudan a hacer productos más rápido, pero necesitan herramientas especiales y cuidado.

• Los paquetes de matriz de red de pines como BGA tienen muchas conexiones y señales rápidas. Necesitan buenas habilidades de inspección y diseño.

• Los paquetes más nuevos como CSP y WLP ayudan a que los dispositivos sean más pequeños y ligeros. Es posible que necesiten más cuidado para el calor y la fijación.

Descripción general de los tipos de paquetes de IC esenciales

Clasificación por montaje

Hay tres formas principales de poner paquetes de IC en una placa de circuito. Estos son los paquetes de matriz de orificios pasantes, de montaje en superficie y de rejilla de pines. Cada uno se conecta a la junta a su manera. Cada tipo también tiene características especiales.

La mayoría de los nuevos diseños utilizan paquetes de montaje en superficie. Ocupan menos espacio y cuestan menos dinero. También hacen que construir cosas más rápido. Los paquetes de orificio pasante siguen siendo buenos para conexiones fuertes e ideas de prueba. También se utilizan para piezas de alta potencia. Las matrices de rejilla de pines son fáciles de intercambiar y se usan mucho en las CPU.

Factores de selección clave

Es importante saber sobre los tipos de paquetes de IC esenciales. Cambian la forma en que diseñas tu proyecto. El paquete adecuado le permite colocar más piezas en un espacio pequeño. También puede ahorrar dinero y ayudar a que su dispositivo funcione mejor.

• El nuevo empaque de IC le permite construir sistemas más grandes y juntar muchos chips.

• Usted puede hacer su producto más pequeño y más fuerte.

• Los paquetes avanzados necesitan nuevas herramientas y controles cuidadosos para detener los errores.

• Elegir el paquete correcto ayuda con el calor, las señales y las pruebas.

Consejo: Cuando elija un paquete IC, piense en su diseño, cómo lo construirá y qué tan bueno será el producto final.

Usted aprenderá más sobre cada tipo de paquete de IC esencial pronto. Esto te ayudará a compararlos y elegir el mejor para tu proyecto.

Paquetes a través del agujero

INMERSIÓN

El paquete dual en línea (INMERSIÓN) está parado como uno de los paquetes más reconocidos del IC del a través-agujero. Verá chips DIP con dos filas paralelas de pines. Estos pasadores pasan a través de los agujeros en la placa de circuito impreso (PCB) y se suelda en el otro lado. Los paquetes de la INMERSIÓN vienen en muchos tamaños, tales como DIP-8,DIP-14, Y DIP-40, con el número que muestra cuántos pines tiene el chip. Puede manejar e insertar fácilmente los chips DIP a mano, lo que los hace populares para el aprendizaje, la creación de prototipos y el trabajo de reparación.

Características

• Los paquetes DIP tienen un cuerpo rectangular de plástico o cerámica.

• Cada lado del paquete tiene una fila de pasadores separados 2,54mm (0,1 pulgadas).

• Puede usar chips DIP en los enchufes o soldarlos directamente a la PCB.

• El diseño permite fácilMontaje manualY reemplazo.

• Los paquetes de la INMERSIÓN apoyan ICs análogo y digital.

Nota: Los paquetes DIP le ayudan a probar e intercambiar chips sin herramientas especiales. Esto los convierte en un favorito para el breadboarding y el trabajo de diseño temprano.

Ventajas

Los documentos técnicos destacan varias ventajas de los paquetes DIP. Puede encontrar chips DIP de muchos proveedores, lo que facilita el abastecimiento. El costo de los DIP ICs es a menudo similar a los dispositivos de montaje en superficie. Puede colocar y soldar chips DIP a mano, por lo que no necesita máquinas costosas. Esto hace que los DIPs sean excelentes para estudiantes, aficionados y cualquier persona que trabaje en proyectos pequeños. Si necesita reparar o actualizar un dispositivo, los chips DIP son fáciles de quitar y reemplazar. Estas características hacen que los DIPs sean una opción sólida para la educación, la creación de prototipos y el mantenimiento de sistemas heredados.

Desventajas

Los paquetes DIP también tienen algunos inconvenientes. El gran tamaño de los chips DIP limita la cantidad de pines que puede caber en un espacio pequeño. Por ejemplo, un DIP-14 es mucho más grande que un QFN o BGA moderno con el mismo número de conexiones. Los pines largos agregan capacitancia adicional, lo que puede ralentizar las señales y reducir el rendimiento en circuitos rápidos. Los paquetes DIP no funcionan bien para diseños de alta velocidad o alta densidad. También puede encontrar que los chips DIP ocupan más espacio en su PCB, lo que puede aumentar el tamaño y el costo de su proyecto.

Aplicaciones

• La tecnología de orificio pasante comenzó en la década de 1940Y creció en los años 1950 y 1960 con nuevas herramientas y mejores PCB.

• Todavía encontrará paquetes de orificio pasante en dispositivos aeroespaciales, automotrices y médicos porque manejan bien el calor y la vibración.

• Los chips DIP funcionan bien para circuitos de alta potencia y lugares donde se necesitan conexiones fuertes y confiables.

• Puede utilizar componentes de orificio pasante para la creación de prototipos y la producción de lotes pequeños. ManualAsambleaPermite ajustar las piezas si la PCB no es plana.

• Los paquetes de orificio pasante facilitan la prueba de circuitos y la solución de problemas durante el desarrollo.

• Muchas industrias eligen paquetes de orificio pasante cuando necesitan durabilidad y fácil reparación.

Consejo: Si desea un paquete que sea fácil de manejar, fuerte y fácil de reemplazar, DIP y otros paquetes de orificio pasante son una opción inteligente para su próximo proyecto.

Paquetes de montaje en superficie

Los paquetes de montaje en superficie también se denominan SMD. Cambiaron la forma en que las personas hacen la electrónica hoy en día. No es necesario perforar agujeros en la PCB. En su lugar, pones estas partes justo en la parte superior del tablero. De esta manera, los dispositivos pueden serMás pequeño y más ligero. También pueden ser más potentes. Verá paquetes de montaje superficial en casi todos los nuevos gadgets. Están en cosas como teléfonos inteligentes y herramientas médicas.

SOP

El paquete de contorno pequeño, o SOP, es un tipo común de SMD. Los chips SOP tienen dos filas de cables de ala de gaviota en los lados. Estos cables ayudan a las máquinas a colocar y soldar el chip. SOP viene en tamaños como SOP-8 o SOP-16. El número indica cuántos pines tiene. El SOP se utiliza paraMemoriaChips, circuitos integrados lógicos y pequeñosMicrocontroladores.

SOIC

El circuito integrado de contorno pequeño, o SOIC, se parece a SOP. Pero SOIC tiene un cuerpo más delgado y cables más cortos. Se utiliza SOIC cuando se quiere un diseño pequeño. Es fácil para las máquinas poner SOIC en el tablero. El ala de gaviota lleva ayuda con la soldadura y la comprobación del chip. SOIC se utiliza para circuitos integrados analógicos, op-amps y chips de interfaz.

QFP

El Quad Flat Package, o QFP, tiene cables en los cuatro lados. Usted usa QFP cuando necesita un chip con muchos pines. QFP viene en tipos como Thin QFP y QFP de perfil bajo. Estos te ayudan a colocar chips grandes en espacios pequeños. Los cables son delgados y muy juntos. Se necesitan máquinas especiales para colocarlos y soldarlos.

QFN

El Quad Flat No-Lead, o QFN, no tiene pistas que puedas ver. En su lugar, hay almohadillas de metal debajo del chip. QFN es muy pequeño y maneja bien el calor. Se utiliza QFN para circuitos rápidos y de alta frecuencia. Ayuda a mantener su diseño pequeño y funciona bien para las señales. QFN se encuentra en chips inalámbricos, circuitos integrados de potencia ySensores.

SOT

El transistor de contorno pequeño, o SOT, es mucho más pequeño que otros paquetes. SOT se utiliza paraTransistores,DiodosY pequeños ICs. Los chips SOT tienen tres o más derivaciones y ocupan poco espacio. SOT-23 se usa a menudo en conmutación de señal y control de voltaje.

Características

Los paquetes de montaje en superficie tienen muchas características útiles:

• Puede colocar piezas en ambos lados de la PCB.

• Los cables cortos hacen que los circuitos sean más rápidos y confiables.

• Las máquinas pueden colocar y soldar SMD rápidamente.

• Puede colocar más piezas en un área pequeña.

Nota: Los paquetes de montaje en superficie le permiten construir circuitos complejos en espacios pequeños. Es por eso que están en casi todos los dispositivos electrónicos nuevos.

Ventajas

La tecnología de montaje en superficie, o SMT, tiene muchos puntos buenos:

• No necesita perforar agujeros, por lo que ahorra tiempo y dinero.

• Ambos lados de la PCB pueden contener partesDarte más espacio.

• Los leads cortos significan mejores señales y menos ruido.

• Máquinas lugar y soldadura SMD rápido, por lo que los costos de mano de obra bajan.

• Puede hacer productos que sean más pequeños, más ligeros y que funcionen mejor.

Aquí hay una tabla que muestra por qué los paquetes de montaje en superficie están creciendo en uso y por qué a las empresas les gustan:

Puede ver que SMT es ahora la principal forma de hacer muchos productos electrónicos rápidos y de alta calidad.

Desventajas

Los paquetes de montaje en superficie también tienen algunos problemas:

• Su pequeño tamaño los hace difíciles de manejar y arreglar a mano.

• Se necesitan máquinas especiales para colocarlos y soldarlos.

• Es más difícil verificarlos y probarlos porque los cables son pequeños u ocultos.

• El calor puede acumularse si se ponen demasiadas piezas juntas, por lo que debe planificar el enfriamiento.

• Los SMD no son tan fuertes como las piezas de orificio pasante cuando las cosas tiemblan mucho.

Consejo: Asegúrese de que sus herramientas y habilidades sean adecuadas para el montaje en superficie antes de comenzar.

Aplicaciones

Usted utiliza paquetes de montaje en superficie en casi todos los dispositivos electrónicos nuevos. Aquí hay algunos ejemplos:

• Teléfonos, tabletas y computadoras portátiles usan SMD porque son pequeños y rápidos.

• Los dispositivos médicos necesitan circuitos pequeños y confiables, por lo que usan SMD.

• Los automóviles usan SMT para electrónica pequeña, fuerte y confiable.

• La industria aeroespacial y de defensa utilizan SMD para diseños ligeros de alta densidad.

• Las estaciones base industriales IoT y 5G utilizan SMD para datos rápidos y de pequeño tamaño.

SMT le ayuda de muchas maneras:

• Puedes hacer productos más pequeños y ligeros.

• Puede agregar más características a sus diseños.

• Puedes construir cosas más rápido y por menos dinero.

• Consigues mejores señales y dispositivos más fiables.

Aquí hay razones por las que SMT es ideal para electrónica pequeña:

• No necesita agujeros, por lo que los dispositivos pueden ser más delgados.

• Ambos lados de la PCB pueden tener partes.

• Los leads cortos mejoran las señales y reducen el ruido.

• Las máquinas hacen la construcción más rápida y más barata.

• Puede colocar más características en un espacio pequeño.

Nota: Los paquetes de montaje en superficie lo ayudan a mantenerse al día con la necesidad de dispositivos más pequeños, más rápidos y más inteligentes.

Paquetes de Pin Grid Array

PGA

Los paquetes de Pin Grid Array (PGA) tienen muchos pines en la parte inferior. Estos pasadores tienen forma de rejilla. Puede conectar los pines en un enchufe o soldarlos a una placa. Esto hace que sea sencillo cambiar o actualizar los chips. PGA se encuentra a menudo en computadoras antiguas y algunos microprocesadores. Los alfileres sobresalen y pueden doblarse, por lo que debe tener cuidado.

BGA

Los paquetes Ball Grid Array (BGA) utilizan pequeñas bolas de soldadura en lugar de pines. Las bolas están en una cuadrícula debajo del chip. Cuando se calienta el tablero, las bolas se funden y conectan el chip. BGA le permite ajustar más conexiones en un área pequeña. Verá BGA en nuevas CPU, GPU y chips de memoria. ElLas bolas de soldadura ayudan a alejar el calorY mantener el chip fresco.

Características

Ventajas

• PGA y BGA pueden tener muchos pines.

• BGA da mejores señales porque los caminos son cortos.

• Las bolas de soldadura en BGA ayudan a enfriar el chip.

• PGA es fácil de arreglar o cambiar porque los pines son fáciles de alcanzar.

Nota: BGA puede enviar datos muy rápido, hasta 56 Gbps, con poca pérdida de señal. Esto es genial para dispositivos fuertes.

Desventajas

• Los pasadores PGA pueden doblarse o romperse si usted es áspero.

• BGA es difícil de arreglar porque no se pueden ver las articulaciones.

• Necesita herramientas especiales como rayos X para verificar los chips BGA.

• El espaciado pequeño y muchos pines hacen que las tablas sean más duras y cuestan más.

Aplicaciones

Usted encuentra PGA y BGA en muchos dispositivos grandes:

• CPUs y GPUs en ordenadores y servidores

• Chips de memoria rápida

• Conmutadores y routers de red

• Consolas de juegos y tarjetas gráficas

BGA es bueno para cosas que necesitan muchas conexiones y señales rápidas. PGA sigue siendo bueno si quieres cambiar las fichas fácilmente.

Otros paquetes notables

PLCC

Puede ver el Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC) en muchos dispositivos electrónicos antiguos y algunos actuales. PLCC utiliza un cuerpo plástico cuadrado o rectangular con los plomos doblados debajo. Estos cables le ayudan a montar el chip en la superficie de la PCB. Los paquetes PLCC le permiten usar enchufes o soldarlos directamente. Esto los hace flexibles tanto para la creación de prototipos como para la producción. ElConduce moldeado en plásticoHacer que el paquete sea fuerte, pero es posible que le sea difícil inspeccionar las juntas de soldadura después del ensamblaje.

CSP

Chip Scale Package (CSP) destaca por su pequeño tamaño. ElEl paquete es solo un poco más grande que el chip en sí.. Los CSP encajan bien en dispositivos donde el espacio importa, como teléfonos inteligentes y tabletas. Puede usar CSP cuando desee ahorrar espacio y reducir el peso. El diseño compacto le ayuda a construir productos más delgados y ligeros. Los CSP también admiten señales de alta velocidad porque las conexiones son cortas.

WLP

Wafer Level Package (WLP) es uno de los tipos más avanzados. Se obtiene un paquete que es casi del mismo tamaño que el chip. Los fabricantes terminan los pasos de empaquetado mientras el chip sigue siendo parte de la oblea. Los WLP son muyDelgado y ligero. Puedes utilizarlos en productos donde cada milímetro cuenta. Los WLP también cuestan menos de hacer porque el proceso es eficiente. El uso de materiales como el cobre y plásticos especiales ayuda a mantener el paquete fuerte y confiable.

Características

• PLCC le permite montar chips en ambos lados de la PCB.

• CSP y WLP ofrecen perfiles muy pequeños y delgados.

• WLP le da la mejor relación die-to-package.

• Los tres tipos le ayudan a ahorrar espacio en su tablero.

Nota: Puede utilizar estos paquetes para hacer sus diseños más pequeños y ligeros.

Ventajas

• El PLCC es fácil de manejar y funciona con enchufes.

• CSP encaja en espacios reducidos y admite señales rápidas.

• WLP es delgado, ligero y rentable.

• Puede montar estos paquetes en ambos lados de la PCB.

Desventajas

• PLCC hace que sea difícil comprobar las juntas de soldadura.

• CSP y WLP pueden tener problemas con el calor y el estrés.

• WLP puede enfrentar problemas de desajuste térmico en algunos casos.

• Necesita herramientas especiales para inspeccionar y reparar estos paquetes.

Aplicaciones

Encontrará PLCC en computadoras más antiguas, controles industriales y algunos equipos de telecomunicaciones. CSP y WLP son comunes en teléfonos móviles, tabletas y wearables. También los ves en cámaras y otros pequeños gadgets. Estos paquetes le ayudan a construir productos que son pequeños, ligeros y llenos de características.

Elegir el paquete de IC correcto

Rendimiento eléctrico

Usted debe pensar en el rendimiento eléctrico primero. El paquete correcto ayuda a que su circuito funcione mejor y más rápido. Algunos paquetes, como Flip-Chip Ball Grid Array (FC-BGA), dan una fuerte calidad de señal. Usan caminos cortos, por lo que las señales se mueven rápidamente con menos pérdida. Ball Grid Arrays (BGA) también ayudan a que su circuito funcione rápido y mantenga las señales limpias. Los paquetes de tecnología de montaje en superficie (SMT) le permiten colocar más piezas en un espacio pequeño. Esto reduce los efectos no deseados y hace que las cosas funcionen mejor. Los paquetes de orificio pasante pueden ser mejores para bloquear las señales externas porque tienen caminos más largos. Los materiales, el número de pines y la forma de montar el paquete cambian el funcionamiento del circuito.

• FC-BGA: High speed, short paths, good for fast devices

• CSP: Pequeño, funciona bien, pero no enfría tanto

• LGA: Muchos pines, estable, ayuda con el control de calor

Consejo: elija siempre un paquete que se ajuste a sus necesidades de velocidad y señal.

Gestión térmica

Necesitas controlar el calor en tu diseño. Un buen control de calor mantiene su dispositivo seguro y funcionando bien. Las pruebas muestran que un esparcidor de calor impulsado por ebullición con soportes de puntos puede mantener la diferencia de temperatura del chip tan baja como7,6 °C a alta potencia. Un difusor de calor de cobre sólido muestra una mayor diferencia de 28 °C. Esto significa que los nuevos esparcidores de calor ayudan a difundir mejor el calor y detener los puntos calientes. Una buena transferencia de calor a alta potencia evita que su dispositivo se lastime. Cuando elija un paquete, busque formas de alejar el calor del chip.

Huella y Pin Count

Debe verificar la huella y el recuento de pines antes de elegir un paquete. El número y el lugar de los pasadores cambian la forma en que diseña su tablero. Los paquetes con muchos pines, como BGA, pueden tenerHasta 1000 pinesY ser tan grandes como 50-60mm. Los paquetes con menos pines, como QFN o WLCSP, son más pequeños pero pueden no enfriarse también. El layout también importa. Si las E/S están en el borde, la unión de cables funciona bien. Si están dispersos, el empaque de flip chip es mejor.

• Elija un paquete que se ajuste a suNecesidades de I/O

• Plan para agregar más pines más tarde

• Piense en cómo conectará las señales y la potencia

Compatibilidad de fabricación

Desea que su paquete funcione con su forma de construir cosas. Los paquetes de montaje en superficie son buenos para máquinas y ensamblaje rápido. Los paquetes de orificios pasantes son más fáciles de colocar a mano y fijar. Necesitas establecerTamaño, forma y espaciado de la almohadillaEl camino correcto. Use los nombres y puntos correctos para que las máquinas los encuentren. Elegir la huella correcta detiene los problemas al construir. A veces, se necesitan huellas especiales para piezas únicas.

Nota: Elegir el paquete correcto le ayuda a evitar errores y hace que su producto sea más fácil de construir.

Resumen de tipos esenciales del paquete de IC

Usted ha aprendido acerca de los tipos de paquetes de IC más importantes en electrónica. Cada tipo tiene su propia forma, tamaño y forma de conectarse a una placa de circuito. Cuando elige un paquete, usted decide cómo se verá su dispositivo, qué tan bien funcionará y qué tan fácil será construir.

Los paquetes IC han cambiado mucho con el tiempo. Al principio, veías paquetes de agujeros pasantes como DIP y PGA. Estos eran grandes y fáciles de manejar. Más tarde, los paquetes de montaje en superficie como QFP y QFN se hicieron populares. Estos le permiten hacer dispositivos más pequeños y más rápidos. Ahora, verá paquetes de matriz de área como BGA y tipos avanzados como CSP y WLCSP. Estos nuevos paquetes le ayudan a colocar más potencia en menos espacio.

Aquí hay una tabla que muestra cómo han evolucionado los paquetes IC y qué hace que cada familia sea especial.:

Consejo: Cuando elija entre los tipos de paquetes de IC esenciales, piense en las necesidades de tamaño, velocidad y en lo fácil que es construir y reparar su proyecto.

Puede ver que los nuevos paquetes le permiten crear dispositivos más pequeños, más rápidos y más confiables. También obtienes más opciones de potencia y velocidad. Al comprender estos tipos, toma mejores decisiones para sus diseños.

Usted debe aprender sobre los tipos esenciales del paquete de IC antes de que usted diseñe. El paquete que elija cambia el funcionamiento de su dispositivo y lo sencillo que es hacerlo. Siempre mira las hojas de datos y pide consejo a los expertos.Grupos como ESDADecir que esto le ayuda a seguir nuevas reglas y evitar problemas.

Siga haciendo preguntas: las noticias y los artículos del mercado muestran que el empaque cambia rápidamente. Sigue aprendiendo para que tus diseños funcionen bien y se mantengan actualizados.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la principal diferencia entre los paquetes de orificio pasante y de montaje en superficie?

Los paquetes de orificios pasantes tienen pasadores que atraviesan los orificios de la PCB. Los paquetes de montaje en superficie se sientan en la parte superior del tablero. Puede usar orificio pasante para conexiones fuertes. El montaje en superficie le ayuda a ahorrar espacio y construir dispositivos más pequeños.

¿Por qué necesita preocuparse por el tamaño del paquete IC?

El tamaño del paquete afecta la cantidad de piezas que puede caber en su tablero. Los paquetes más pequeños le permiten hacer dispositivos compactos. Los paquetes grandes son más fáciles de manejar, pero ocupan más espacio. Siempre revise sus necesidades de diseño antes de elegir.

¿Puedes soldar dispositivos de montaje en superficie a mano?

Sí, puede soldar algunos dispositivos de montaje superficial a mano. Pequeños paquetes como SOT-23 son posibles con la práctica. Los paquetes muy pequeños, como BGA, necesitan herramientas especiales. Debe usar pinzas y un soldador de punta fina para obtener mejores resultados.

¿Cómo elige el paquete IC adecuado para su proyecto?

Debe mirar su diseño, velocidad, calor y cómo construirá el dispositivo. Compruebe el número de pines y el espacio que tiene. Siempre lea las hojas de datos y hable con expertos si no se siente seguro.