Войти
A Корпус полупроводника представляет собой металлический, пластиковый, стеклянный или керамический корпус, содержащий одно или несколько дискретных полупроводниковых устройств или интегральных схем. Отдельные компоненты изготавливаются на полупроводниковых пластинах (обычно кремний ) перед их разрезанием на кристаллы, испытаниями и упаковкой. В корпусе предусмотрены средства для подключения к внешней среде, такой как печатная плата, через выводы, такие как площадки, шарики или штыри; и защита от таких угроз, как механическое воздействие, химическое загрязнение и воздействие света. Кроме того, он помогает рассеивать тепло, производимое устройством, с помощью теплораспределителя или без него. Используются тысячи типов пакетов. Некоторые из них определены международными, национальными или отраслевыми стандартами, а другие относятся к конкретному производителю.
Полупроводниковый корпус может иметь всего два вывода или контакта для таких устройств, как диоды, или в корпусе Усовершенствованных микропроцессоров пакет может иметь сотни соединений. Очень маленькие упаковки можно поддерживать только с помощью проводов. Более крупные устройства, предназначенные для приложений с высокой мощностью, устанавливаются в тщательно спроектированные радиаторы, чтобы они могли рассеивать сотни или тысячи ватт отходящего тепла.
в дополнение к обеспечению соединений с полупроводником. При обращении с отходящим теплом полупроводниковый корпус должен защищать «чип» от окружающей среды, особенно от проникновения влаги. Посторонние частицы или продукты коррозии внутри упаковки могут ухудшить работу устройства или вызвать отказ. Герметичный корпус практически не допускает газообмена с окружающей средой; для такой конструкции требуются стеклянные, керамические или металлические корпуса.
На этой копии первого лабораторного транзистора показаны соединительные провода и стеклянный сосуд для защиты; упаковка устройства имела решающее значение для его успеха. Производители обычно печатают - используя чернила или лазерную маркировку - логотип производителя и номер детали производителя на упаковке, чтобы было легче различать множество различных и несовместимых устройств, упакованных в относительно небольшое количество пакетов. Маркировка часто включает 4-значный код даты, часто представленный как YYWW, где YY заменяется двумя последними цифрами календарного года, а WW заменяется двузначным номером недели .
Для соединения между интегральной схемой и выводами корпуса используются проводные соединения с тонкими проводами, соединенными от выводов корпуса и прикрепленными к проводящим площадкам на полупроводниковом кристалле. С внешней стороны корпуса провода могут быть припаяны к печатной плате или использованы для крепления устройства к бирке. Современные устройства для поверхностного монтажа устраняют большинство просверленных отверстий в печатных платах и имеют короткие металлические выводы или контактные площадки на корпусе, которые можно закрепить пайкой оплавлением в печи. В аэрокосмических устройствах в плоских корпусах могут использоваться плоские металлические провода, прикрепленные к печатной плате с помощью точечной сварки, хотя такой тип конструкции сейчас не является обычным.
Ранние полупроводниковые устройства часто вставляли в гнезда, например электронные лампы. По мере совершенствования устройств в конечном итоге для обеспечения надежности разъемы оказались ненужными, и устройства были непосредственно припаяны к печатным платам. Корпус должен выдерживать высокие температурные градиенты пайки без нагрузки на полупроводниковый кристалл или его выводы.
Разъемы по-прежнему используются для экспериментальных, прототипных или образовательных приложений, для тестирования устройств, для дорогостоящих микросхем, таких как микропроцессоры, где замена по-прежнему более экономична, чем выбрасывание продукта, и для приложений, в которых микросхема содержит прошивку или уникальные данные, которые могут быть заменены или обновлены в течение срока службы продукта. Устройства с сотнями выводов можно вставлять в гнезда с нулевым усилием вставки, которые также используются в тестовом оборудовании или программаторах устройств.
Многие устройства отлиты из эпоксидной пластмассы, которая обеспечивает адекватную защиту полупроводниковых устройств и механическую прочность для поддержки выводов и обращения с корпусом.. В некоторых устройствах, предназначенных для высоконадежных или аэрокосмических или радиационных сред, используются керамические корпуса с металлическими крышками, которые припаиваются после сборки, или стеклянное уплотнение фритта. Цельнометаллические корпуса часто используются с устройствами большой мощности (несколько ватт и более), поскольку они хорошо проводят тепло и позволяют легко установить теплоотвод. Часто корпус образует один контакт для полупроводникового прибора. Свинцовые материалы необходимо выбирать с коэффициентом теплового расширения, соответствующим материалу корпуса.
Очень немногие первые полупроводники были упакованы в миниатюрные вакуумированные стеклянные конверты, вроде лампочек фонарей; такая дорогая упаковка стала устаревшей, когда стали доступны поверхностная пассивация и улучшенные технологии производства. Стеклянные корпуса по-прежнему широко используются с диодами, а стеклянные уплотнения используются в металлических корпусах транзисторов.
Материалы корпуса для динамической памяти высокой плотности должны выбираться с учетом низкого радиационного фона; одиночная альфа-частица, испускаемая материалом упаковки, может вызвать сбой единичного события и временные ошибки памяти (программные ошибки ).
В космических полетах и в военных целях традиционно использовались герметичные микросхемы (HPM). Однако большинство современных интегральных схем доступны только в виде микросхем в пластиковом корпусе (PEM). Для космических полетов можно использовать надлежащие производственные практики с использованием должным образом квалифицированных ПЭМ.
Гибридные интегральные схемы Несколько полупроводниковых кристаллов и дискретных компонентов могут быть собраны на керамической подложке и соединены между собой проволочными связями. Подложка имеет выводы для подключения к внешней цепи, и вся она покрыта сварной или фриттой крышкой. Такие устройства используются, когда требования превышают характеристики (тепловыделение, шум, номинальное напряжение, ток утечки или другие свойства), доступные в интегральной схеме с одним кристаллом, или для смешивания аналоговых и цифровых функций в одном корпусе. Такие корпуса относительно дороги в производстве, но обеспечивают большинство других преимуществ интегральных схем.
Современным примером корпусов многокристальных интегральных схем могут быть определенные модели микропроцессоров, которые могут включать отдельные матрицы для таких вещей, как кэш-память в одном корпусе. В методе, называемом flip chip, кристаллы цифровых интегральных схем переворачиваются и припаиваются к держателю модуля для сборки в большие системы. Этот метод был применен компанией IBM на своих компьютерах System/360.
Пакеты для полупроводников могут включать специальные функции. Светоизлучающие или светочувствительные устройства должны иметь в упаковке прозрачное окно; на другие устройства, такие как транзисторы, может воздействовать рассеянный свет, и для них требуется непрозрачный корпус. Программируемое постоянное запоминающее устройство со стиранием ультрафиолетом требует окна кварца, чтобы позволить ультрафиолетовому свету проникать в память и стирать ее. Интегральным схемам с датчиком давления требуется порт на корпусе, который можно подключить к источнику давления газа или жидкости.
Корпуса для микроволновых частотных устройств скомпонованы с минимальными паразитными индуктивностями и емкостью на выводах. Для устройств с очень высоким импедансом и сверхнизким током утечки требуются корпуса, которые не пропускают паразитный ток, а также могут иметь защитные кольца вокруг входных клемм. Специальные изолирующие устройства-усилители включают высоковольтные изолирующие перегородки между входом и выходом, позволяющие подключаться к цепям, находящимся под напряжением 1 кВ или более.
В самых первых транзисторах с точечным контактом использовались корпуса в виде металлических картриджей с отверстием, которое позволяло регулировать усы, используемые для контакта с кристаллом германия ; такие устройства были обычным явлением в течение короткого времени, поскольку были разработаны более надежные и менее трудоемкие типы.
Так же, как вакуумные лампы, стандарты на корпусы полупроводников могут быть определены национальными или международными отраслевыми ассоциациями, такими как JEDEC, Pro Electron или EIAJ, или могут быть собственностью одного производителя.
Разборные дискретные сквозные компоненты
Микропроцессор в керамическом, корпусе с двойным расположением рядов с 48 контактами.
Пример кремниевой пластины; отдельные устройства нельзя использовать, пока они не упакованы.
Пластиковый двухрядный корпус, содержащий аналоговую интегральную схему. Его можно установить в розетку или непосредственно припаять к печатной плате.
слаботочный тиристор и устройство большой мощности с резьбовой шпилькой для крепления к радиатору и гибким проводом; такие пакеты используются для устройств на сотни ампер.
