Small Outline Integrated Circuit (SOIC) je kompaktný čipový balík používaný v mnohých elektronických zariadeniach. Zaberá menej miesta ako staršie balenia a dobre funguje s povrchovou montážou. SOIC sa nachádzajú v rôznych veľkostiach, typoch a použitiach v mnohých oblastiach. Tento článok podrobne vysvetľuje funkcie, varianty, výkon, rozloženie a ďalšie funkcie SOIC.
Č. 9. Štruktúra a rozmery balenia SOIC
často kladené otázky
Prehľad SOIC
Small Outline Integrated Circuit (SOIC) je typ čipového puzdra používaného v mnohých elektronických zariadeniach. Je vyrobený tak, aby bol menší a tenší ako staršie typy, ako je DIP (Dual Inline Package), čo pomáha šetriť miesto na doskách plošných spojov. SOIC sú navrhnuté tak, aby sedeli naplocho na povrchu dosky, čo znamená, že sú skvelé pre zariadenia, ktoré musia byť kompaktné. Kovové nohy, nazývané vodiče, vyčnievajú zo strán ako malé ohnuté drôty a uľahčujú strojom ich umiestňovanie a spájkovanie počas výroby. Tieto čipy sa dodávajú v rôznych veľkostiach a počte pinov v závislosti od toho, čo obvod potrebuje. Pomáhajú tiež udržiavať poriadok a zlepšujú to, ako dobre zariadenie zvláda teplo a elektrinu. Kvôli všetkým týmto výhodám sa dnes SOIC používajú v elektronike.
Aplikácie balíkov SOIC
Spotrebná elektronika
SOIC sa používajú vo zvukových čipoch, pamäťových zariadeniach a ovládačoch displeja. Ich malé rozmery šetria miesto na doske a podporujú kompaktné dizajny produktov.
Vstavané systémy
Tieto balíky sú bežné v mikrokontroléroch a integrovaných obvodoch rozhraní. Ľahko sa montujú a dobre sa hodia do malých riadiacich dosiek.
Automobilová elektronika
SOIC sa používajú v ovládačoch motorov, senzoroch a regulátoroch výkonu. Dobre zvládajú teplo a vibrácie v prostredí vozidiel.
Priemyselná automatizácia
SOIC, ktoré sa používajú v ovládačoch motorov a riadiacich moduloch, podporujú stabilnú a dlhodobú prevádzku. Pomáhajú šetriť miesto na PCB v priemyselných systémoch.
Komunikačné zariadenia
SOIC sa nachádzajú v modemoch, transceiveroch a sieťových obvodoch. Ponúkajú spoľahlivý výkon signálu v kompaktnom prevedení.
Varianty SOIC a ich rozdiely
SOIC-N (úzky typ)
SOIC-N je najbežnejšou verziou balíka Small Outline Integrated Circuit. Má štandardnú šírku tela 3,9 mm a je široko používaný v univerzálnych obvodoch. Ponúka dobrú rovnováhu medzi veľkosťou, odolnosťou a jednoduchosťou spájkovania, vďaka čomu je vhodný pre väčšinu dizajnov na povrchovú montáž.
SOIC-W (širokouhlý typ)
Variant SOIC-W má širšie telo, 7,5 mm. Extra šírka umožňuje viac vnútorného priestoru, vďaka čomu je ideálny pre integrované obvody, ktoré vyžadujú väčšie kremíkové matrice alebo lepšiu izoláciu napätia. Ponúka tiež lepší odvod tepla.
SOJ (malý obrys J-vodiča)
Puzdrá SOJ majú vodiče v tvare písmena J, ktoré sa skladajú pod telom integrovaného obvodu. Vďaka tejto konštrukcii sú kompaktnejšie, ale po spájkovaní sa ťažšie kontrolujú. Bežne sa používajú v pamäťových moduloch.
MSOP (mini malý obrysový balík)
MSOP je miniaturizovaná verzia SOIC, ktorá ponúka menšie rozmery a nižšiu výšku. Je ideálny pre prenosnú a ručnú elektroniku, kde je obmedzený priestor na doske.
HSOP (malý obrysový balík chladiča)
Balíky HSOP obsahujú odhalenú tepelnú podložku, ktorá zlepšuje prenos tepla na dosku plošných spojov. Vďaka tomu sú vhodné pre výkonové integrované obvody a obvody ovládačov, ktoré generujú viac tepla.
Štandardizácia SOIC
| Štandardné telo | Región / Pôvod | Účel / Pokrytie | Relevantnosť pre SOIC |
|---|---|---|---|
| JEDEC (Spoločná rada pre inžinierstvo elektrónových zariadení) | Spojené štáty americké | Definuje mechanické normy a štandardy pre integrované obvody | MS-012 (SOIC-N) a MS-013 (SOIC-W) definujú veľkosti a rozmery |
| JEITA (Japonská asociácia elektroniky a IT priemyslu) | Japonsko | Stanovuje moderné štandardy balenia elektronických súčiastok | V súlade s globálnymi smernicami SOIC pre návrh SMT |
| EIAJ (Japonská asociácia elektronického priemyslu) | Japonsko | Staršie štandardy používané v starších rozloženiach PCB | Niektoré stopy SOIC-W sa stále riadia referenciami EIAJ |
| IPC-7351 | Medzinárodný | Štandardizácia vzoru pôdy a stopy PCB | Definuje veľkosti podložiek, spájkované zaoblenia a tolerancie pre puzdrá SOIC |
Tepelný a elektrický výkon SOIC
| Parameter | Hodnota / Popis |
|---|---|
| Tepelný odpor (θJA) | 80–120 °C/W v závislosti od plochy medi dosky |
| Prechod do prípadu (θJC) | 30–60 °C/W (lepšie vo variantoch s tepelnou podložkou) |
| Stratový výkon | Vhodné pre integrované obvody s nízkym až stredným výkonom |
| Indukčnosť olova | \~6–10 nH na zvod (mierny) |
| Kapacita olova | Nízky; Podporuje stabilné analógové a digitálne signály |
| Aktuálne možnosti | Obmedzené hrúbkou olova a tepelným nárastom |
Tipy na rozloženie SOIC PCB
Prispôsobte veľkosť podložky rozmerom olova
Uistite sa, že dĺžka a šírka podložky PCB presne zodpovedá veľkosti vodiča krídla čajky SOIC. To podporuje správne vytváranie spájkovaného spoja a mechanickú stabilitu počas spájkovania pretavením. Príliš malé alebo príliš veľké podložky môžu spôsobiť slabé spoje alebo chyby spájky.
Použite podložky definované spájkovacou maskou
Definovanie podložiek s hranicami spájkovacej masky pomáha predchádzať premosteniu spájky medzi kolíkmi, najmä pri jemných SOIC. To zlepšuje reguláciu toku spájky a zvyšuje výťažnosť pri veľkoobjemovej výrobe.
Povoľte spájkované filé na olovených stranách
Navrhnite rozloženie podložky tak, aby umožňovalo viditeľné spájkovacie zaoblenia po stranách vodičov SOIC. Tieto zaoblenia zvyšujú pevnosť spoja a uľahčujú vizuálnu kontrolu, čo uľahčuje odhalenie zlého spájkovania počas kontrol kvality.
Vyhnite sa spájkovacej maske medzi kolíkmi
Ponechanie minimálnej alebo žiadnej spájkovacej masky medzi kolíkmi znižuje riziko náhrobného kameňa a nerovnomerného zvlhčenia spájky. Umožňuje tiež lepšiu distribúciu spájkovacej pasty medzi vodičmi.
Pridajte tepelné priechody pre odkryté podložky
Ak variant SOIC obsahuje odkrytú tepelnú podložku, pridajte pod ňu viacero priechodov, ktoré pomôžu rozptýliť teplo do vnútorných medených vrstiev alebo uzemňovacej plochy. To zvyšuje tepelný výkon v energetických aplikáciách.
Postupujte podľa pokynov IPC-7351B
Na výber správnej úrovne hustoty pôdy použite normy IPC-7351B:
• Úroveň A: Pre dosky s nízkou hustotou
• Úroveň B: Pre vyvážený výkon a vyrobiteľnosť
• Úroveň C: Pre rozloženia s vysokou hustotou
Montážne a spájkovacie hroty SOIC
Aplikácia spájkovacej pasty
Použite šablónu z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou 100 - 120 μm na rovnomerné nanášanie spájkovacej pasty na všetky SOIC podložky. Konštantný objem pasty zaisťuje pevné a rovnomerné spájkované spoje a zároveň minimalizuje riziko premostenia spájky alebo otvorených kolíkov.
Pretavenie spájkovacieho profilu
Udržujte maximálnu teplotu pretavenia 240 - 245 °C. Vždy dodržiavajte tepelný profil odporúčaný IC, vrátane správneho predhrievania, namáčania, pretavovania a ochladzovania stages. Tým sa zabráni poškodeniu komponentov a zabezpečí sa spoľahlivé vytváranie spojov.
Ručné spájkovanie
SOIC je možné ručne spájkovať pomocou spájkovačky s jemným hrotom a spájkovacieho drôtu 0,5 mm. Udržujte hrot čistý a používajte mierne teplo na vytvorenie hladkých spojov. Táto metóda je vhodná na prototypovanie alebo maloobjemovú montáž, kde nie je k dispozícii pretavenie.
Inšpekcia
Po spájkovaní skontrolujte spoje pomocou optického mikroskopu alebo AOI systému. Skontrolujte dobre tvarované bočné zaoblenie, rovnomerné pokrytie spájkou a absenciu skratov alebo studených spojov, aby ste overili kvalitu montáže.
Prepracovanie a oprava
Prepracovanie SOIC je možné vykonať pomocou teplovzdušných nástrojov alebo spájkovačky. Vyhnite sa dlhodobému zahrievaniu, pretože môže spôsobiť delamináciu PCB alebo zdvihnutie podložky. Opatrne naneste tavidlo a zahrievajte, aby ste odstránili alebo vymenili diel bez poškodenia dosky.
Spoľahlivosť SOIC a zmiernenie porúch
| Režim zlyhania | Bežná príčina | Stratégia prevencie |
|---|---|---|
| Praskanie spájkovaných spojov | Opakované tepelné cykly | Používajte podložky s tepelným odľahčením a hrubšie medené vrstvy |
| Popcorning | Vlhkosť zachytená v zmesi formy | Pred spájkovaním pečte SOIC pri 125 °C |
| Zdvíhanie / delaminácia olova | Nadmerné teplo spájkovania | Aplikujte riadené pretavenie s postupným zvyšovaním teploty |
| Poškodenie mechanickým namáhaním | Ohýbanie PCB, vibrácie alebo náraz | Na zníženie napätia použite výstuhy PCB alebo nedostatočnú výplň |
Štruktúra a rozmery balenia SOIC
| Funkcia | Popis |
|---|---|
| Počet potenciálnych zákazníkov | Zvyčajne sa pohybuje od 8 do 28 pinov |
| Vedúce ihrisko | Štandardná vzdialenosť 1,27 mm (50 mils) |
| Šírka tela | Úzke (3,9 mm) alebo široké (7,5 mm) |
| Typ olova | Vývody s čajkovými krídlami vhodné na povrchovú montáž |
| Výška balenia | Od 1,5 mm do 2,65 mm |
| Zapuzdrenie | Čierna epoxidová živica na fyzickú ochranu |
| Tepelná podložka | Niektoré verzie majú pod sebou kovovú podložku |
Záver
Balíky SOIC sú spoľahlivé, priestorovo úsporné a vhodné pre malé aj zložité obvody. S rôznymi dostupnými typmi sa hodia do mnohých aplikácií. Dodržiavanie pokynov na rozloženie, spájkovanie a manipuláciu pomáha predchádzať problémom a zaisťuje dobrý výkon. Pochopenie údajových listov a noriem tiež podporuje lepší návrh a montáž.
často kladené otázky
11.1. Sú balíčky SOIC v súlade so smernicou RoHS?
Áno. Väčšina moderných obalov SOIC je v súlade s RoHS a používa bezolovnaté povrchové úpravy, ako je matný cín alebo NiPdAu. Zhodu vždy potvrďte v katalógovom liste komponentu.
11.2. Môžu sa čipy SOIC použiť pre vysokofrekvenčné obvody?
Len do určitej miery. SOIC fungujú dobre pre stredné frekvencie, ale ich indukčnosť vodiča ich robí menej vhodnými pre vysokofrekvenčné RF návrhy.
11.3. Vyžadujú komponenty SOIC osobitné podmienky skladovania?
Áno. Mali by sa uchovávať v suchom a uzavretom obale. Ak sú vystavené vlhkosti, môže byť potrebné ich pred spájkovaním upiecť, aby nedošlo k poškodeniu.
11.4. Môžu byť diely SOIC ručne spájkované?
Áno. Ich rozstup 1,27 mm uľahčuje ručné spájkovanie v porovnaní s integrovanými obvodmi s jemným rozstupom.
11.5. Aký počet vrstiev PCB funguje najlepšie s balíkmi SOIC?
SOIC fungujú na 2-vrstvových aj viacvrstvových PCB. Pre energetické alebo tepelné potreby fungujú lepšie viacvrstvové dosky s uzemňovacími rovinami.
11.6. Sú SOIC a SOP to isté?
Skoro. SOIC je termín JEDEC, zatiaľ čo SOP je podobný názov balíka používaný v Ázii. Často sú zameniteľné, ale môžu mať mierne rozdiely vo veľkosti.