1.3. Виды корпусов электронных компонентов, используемых в узлах радиоэлектронных систем управления
В настоящее время дискретные (пассивные) ЭРЭ и микросхемы для радиотехнических систем и средств вычислительной техники выпускаются в корпусах четырех основных конструктивных вариантов:
корпуса со штыревыми выводами (рис. 1.2, 1.3);
корпуса с двух- и четырехсторонним расположением планарных выводов;
безвыводные корпуса;
корпуса с матричным расположением выводов.
Первый вариант монтируется в отверстия печатных плат (рис. 1.4), второй и третий – на поверхность ПП. Корпуса четвертого варианта выпускаются в основном для монтажа на поверхность.
В настоящее время в мировой радиопромышленности имеется более 30000 типономиналов электронных компонентов, пригодных для монтажа на поверхность. По оценкам экспертов каждый месяц появляется около десятка новых.
Большинство американских и западноевропейских изготовителей выпускают корпуса компонентов в соответствии со стандартом JC 11.3 Объединённого технического комитета по электронным приборам (JEDEC, USA). Стандарт JEDEC предлагает следующую классификацию основных видов корпусов компонентов для поверхностного монтажа (ПМ):
1. Простые корпуса для пассивных элементов:
безвыводные корпуса прямоугольной формы, например, резисторы и конденсаторы (рис. 1.5);
корпуса типа MELF с вмонтированными электродами в виде металлизированных торцов (рис. 1.6);
2. Сложные корпуса для многовыводных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем:
малогабаритный транзисторный корпус SOT (рис. 1.7);
малогабаритный корпус для ИС типа SO (рис. 1.8);
увеличенные малогабаритные корпуса для ИС – SOL, SOIC;
пластмассовый кристаллоноситель с выводами – PLCC (рис. 1.9);
безвыводной керамический кристаллоноситель типа LCCC (рис. 1.10);
керамический кристаллоноситель с выводами – LDCC (рис. 1.11);
матричный керамический корпус типа BGA (рис. 1.12);
3. Различные нестандартные корпуса для компонентов неправильной формы (индуктивности, переключатели).
В настоящий момент для многовыводных интегральных схем широко применяют плоские корпуса с планарным расположением выводов (SO, SOL, SOIC, LDCC и др.), допускающие автоматизацию монтажно-сборочных операций при ТПМ с двух сторон монтажно-коммутационного основания (печатной платы). В качестве материала основания корпуса используется, в основном, керамика и полимерные материалы. С целью уменьшения площади, занимаемой микросхемой, и повышения плотности монтажа разработаны корпуса с J-образными выводами, загнутыми под корпус ИМ (рис. 1.9).
Увеличение числа выводов непропорциональное увеличению размеров кристалла требует при размещении уменьшения ширины выводов и расстояния между ними.
Так как этот путь наиболее очевиден, многие разработки проводятся именно в этом направлении: шаг между выводами последовательно уменьшался с 2,54 мм до 1,27 мм, затем до 1,0, 0,635, 0,508, а в последних разработках до 0,318 и 0,1 мм. Число выводов при расположении их по четырём сторонам корпуса и шагом между ними 1,27 мм может быть доведено (согласно стандартам JEDEC) до 84, при шаге 0,635 мм – до 132, при шаге 0,508 мм – до 256.
Уникальные возможности технологии показаны фирмами Kyocera, создавшей экспериментальный образец ИС с 1024 выводами, и IBM, изготовившей корпус с 1800 выводами размером 76,2х101,6 мм [3].
В настоящее время ведутся дальнейшие разработки в области микрокорпусов для ЭРЭ и ИМ. Основные направления – дальнейшее повышение степени интеграции путём уменьшения шага выводов до 0,1 мм, увеличения числа выводов до 256 и более. Применение корпусов типа SO и SOL с числом выводов до 28 постепенно снижается. Возрастает применение керамических носителей кристаллов, корпусов PLCC, BGA и других с числом выводов 84 и более.
Хотя DIP-корпуса в современных разработках используются сравнительно мало, все же применения ЭРЭ со штыревыми выводами, монтируемыми в отверстия, зачастую не удается избежать.
Проблемы при монтаже ЭРЭ и ИС представляют различные виды выводов компонентов, размеры выводов и шаг между ними. К тому же, как правило, на современном этапе на одном монтажно-коммутационном основании располагаются компоненты различные по принципу монтажа (в отверстия и на поверхность) и с различной формой выводов (см. рис. 1.13).
Очевидно, что такие тенденции заставляют сокращать объёмы ручного монтажа пайкой, не обеспечивающего должных производительности и качества, и характеризующегося значительным влиянием субъективных факторов на уровень брака. Для компонентов с шагом 0,1 мм ручная пайка становится практически невозможной.
Рис. 1.2. Примеры дискретных ЭРЭ со штыревыми выводами:
а – проволочные выводы; б – штампованные выводы
Рис. 1.3. Пример корпуса типа DIP
Рис. 1.4. Пример монтажа на печатную плату компонента со штыревыми выводами
Рис. 1.13. Варианты выводов электронных компонентов:
а – безвыводная конструкция; б – штыревой вывод; в – безвыводная конструкция с распоркой; г – J- образный вывод; д – сферический (бугорковый) вывод; е – планарный вывод («крыло чайки»)