高周波PCB技術 - 常用ICのパッケージ原理及び機能特性

本文はいくつかの日常常用ICのカプセル化原理と機能特性を紹介し、各種ICのカプセル化を理解することによって、電子エンジニアは電子回路原理を設計する時、正確にICを選択することができ、工場で大量に焼成を生産することに対して、更に迅速にICカプセル化に対応する焼録座型番を見つけることができる。

一、DIP二列直挿式パッケージ

二列直挿形式でカプセル化された集積回路チップを指し、ほとんどの中小規模集積回路（IC）はこのカプセル化形式を採用し、そのピン数は一般的に100個を超えない。DIPパッケージを採用したICには2列のピンがあり、DIP構造を持つチップソケットに差し込む必要があります。もちろん、同じ溶接孔数と幾何学的配列がある回路基板に直接挿して溶接してもよい。DIPパッケージのチップは、ピンが破損しないように、チップソケットから抜き差しする際に特に注意してください。

パッケージには次のような特徴があります。PCB（プリント基板）への穿孔溶接に適しており、操作が便利である。チップ面積とパッケージ面積の比が大きいため、体積も大きい。普及しているプラグイン型パッケージで、応用範囲は標準論理IC、メモリ、マイコン回路などを含む。

二、QFP/PFPタイプパッケージ

パッケージのチップピン間の距離は小さく、ピンは細く、一般的に大規模または超大型集積回路ではこのパッケージ形式が採用されている。この形式でカプセル化されたチップは、SMD（表面実装装置技術）を用いてチップとマザーボードを溶接しなければならない。SMDを用いて実装されたチップはマザーボードに穴を開ける必要はなく、一般的にマザーボードの表面には設計された対応するピンの溶接点がある。チップの各脚を対応する溶接点に合わせることで、マザーボードとの溶接を実現することができます。

パッケージには次のような特徴があります。SMD表面実装技術に適用してPCB回路基板に配線を実装する。コストが安く、中低消費電力に適し、高周波使用に適している。操作が便利で、信頼性が高い。チップ面積とパッケージ面積の比が小さい。成熟した封転タイプは、伝統的な加工方法を採用することができる。現在、QFP/PFPパッケージの応用は非常に広く、多くのMCUメーカーのAチップがこのパッケージを採用している。

三、BGAタイプパッケージ

集積回路技術の発展に伴い、集積回路のパッケージに対する要求はより厳しい。これは、パッケージ技術は製品の機能性に関係しており、ICの周波数が100 MHZを超えると、従来のパッケージ方式ではいわゆる「CrossTalk」現象が発生する可能性があり、ICのピン数が208 Pinを超えると、従来のパッケージ方式には困難度があるからである。そのため、QFPパッケージ方式を使用するほか、現在ではほとんどの高脚数チップがBGA（BALL Grid Array PACKAGE）パッケージ技術を使用するようになっている。

パッケージには次のような特徴があります。ピン数は増加したが、ピン間の距離はQFPパッケージ方式よりはるかに大きく、歩留まりを向上させた。のアレイ半田ボールと基板の接触面は大きく、短く、放熱に有利である。アレイ溶接ボールのピンは短く、信号の伝送路を短縮し、リードインダクタンス、抵抗を減少させた、信号伝送遅延が小さく、適応周波数が大幅に向上するため、回路の性能を改善することができる。組み立ては共面溶接が可能で、信頼性が大幅に向上した。MCMパッケージに適用し、MCMの高密度、高性能を実現することができる。

四、SOタイプパッケージ

タイプパッケージには、SOP（小外形パッケージ）、TOSP（薄小外形パッケージ）、SSOP（縮小型SOP）、VSOP（非常に小外形パッケージ）、SOIC（小外形集積回路パッケージ）などのQFP形式に類似したパッケージが含まれているが、両側にピンがあるチップパッケージ形だけであり、このタイプのパッケージは表面実装型パッケージの1つであり、ピンはパッケージの両側から「L」字形に引き出しられる。

このタイプのパッケージの典型的な特徴は、パッケージチップの周りに多くのピンを作ることであり、パッケージの操作が便利で、信頼性が高く、現在の主流のパッケージ方式の一つであり、現在よく見られるのはメモリタイプのICに応用されている。

五、QFNパッケージタイプ

無リード正方偏平パッケージであり、周辺端末パッドと機械的及び熱的完全性暴露のためのチップパッドを有する無鉛パッケージである。パッケージは正方形または長方形であってもよい。パッケージの4側には電極接点が配置されており、ピンがないため、貼付占有面積はQFPより小さく、高さはQFPより低い。

パッケージの特徴：

表面にパッケージを貼り付け、ピンなしで設計する。リードレスパッドの設計はより小さいPCB面積を占めている。コンポーネントは非常に薄く（1 mm未満）、空間に厳しい要求がある応用を満たすことができる。非常に低いインピーダンス、自己インダクタンスで、高速またはマイクロ波の応用を満たすことができます。優れた熱性能を有するのは、主に底部に大面積の放熱パッドがあるためである。軽量でポータブルアプリケーションに適しています。

パッケージの小さな外形特徴は、ノートパソコン、デジタルカメラ、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、携帯電話、MP 3などの携帯型消費電子製品に使用できる。

市場の角度から言えば、QFNパッケージはますますユーザーの注目を集めており、コスト、体積の各方面の要素を考慮すると、QFNパッケージは今後数年の成長点となり、発展の見通しは極めて楽観的である。