部品実装技術の説明

回路基板メーカーは、PCBA 処理における 9 つの一般的なコンポーネント パッケージング技術について説明します。

パッケージングの品質は、チップ自体の性能とそれに接続される PCB の設計と製造に直接影響します。 そのため、パッケージング技術が重要です。

チップのパッケージング技術が進んでいるかどうかを測る重要な指標は、チップ面積とパッケージング面積の比率です。 この比率が 1 に近いほど良いです。

梱包時に考慮すべき主な要因:

パッケージ効率を改善するために、チップ面積とパッケージ面積の比率は 1:1 に近くなります。

遅延を減らすためにピンはできるだけ短くし、ピン間の距離は相互干渉を確保してパフォーマンスを向上させるためにできるだけ遠くにします。

熱放散の要件に基づいて、パッケージは薄いほど良いです。

パッケージングは、大まかに次の開発プロセスを経ています。

構造: TO → DIP → PLCC → QFP → BGA → CSP

素材：金属、セラミックス→セラミックス、プラスチック→プラスチック

ピン形状：長いリード線→短いリードまたはリードなし実装→球状バンプ

組立方法：通し穴挿入→面組立→直付け

具体的な梱包形態は次のとおりです。

1. SOP/SOICパッケージ

SOP は SMAll Outline Package の略で、スモール アウトライン パッケージのことです。

SOP パッケージング技術は、1968 年から 1969 年にかけて Philips によって首尾よく開発され、その後徐々に派生しました。

L SOJ、Jピン小型外形パッケージ

L TSOP、薄型パッケージ

L VSOP、非常に小さいフォーム ファクタ パッケージ

L SSOP、縮小 SOP

L TSSOP、薄型縮小 SOP

L SOT、小型トランジスタ

L SOIC、スモール フォーム ファクター集積回路

2.DIPカプセル化

DIPとは「Double In line Package」の略で、デュアルインラインパッケージです。

プラグインパッケージの1つで、ピンはパッケージの両側から引き出されており、パッケージ材料はプラスチックとセラミックです。 DIPは最もポピュラーなプラグインパッケージで、その適用範囲は標準ロジックIC、メモリLSI、マイコン回路など。

3.PLCCパッケージ

PLCCとは英語の「Plastic Lead chip Carrier」の略で、プラスチックパッケージのJリードチップパッケージです。

PLCC パッケージは四角形の 32 ピン パッケージで、周囲にピンが配置されています。 全体の寸法は、DIP パッケージの寸法よりもはるかに小さくなっています。 PLCC パッケージは、SMT 表面実装技術を使用して PCB に取り付けて配線するのに適しており、小型で信頼性が高いという利点があります。

4. TQFP パッケージ

TQFP とは英語の「Thin Quad Flat Package」の略で、薄いプラスチックで封止されたクワッド フラット パッケージです。 四面フラットパック技術は、スペースを効果的に使用できるため、プリント回路基板のスペース サイズの要件を削減できます。

高さと体積が小さいため、このパッケージング プロセスは、PCMCIA カードやネットワーク デバイスなど、広いスペースを必要とするアプリケーションに非常に適しています。 ALTERA の CPLD/FPGA のほぼすべてが TQFP パッケージを備えています。

5.PQFPパッケージ

PQFPとは英語の「Plastic Quad Flat Package」の略で、プラスチックパッケージのクワッドフラットパッケージです。

PQFP パッケージのチップ ピン間の距離は非常に小さく、ピンは非常に細いです。 一般的な大規模または超大規模集積回路はこのパッケージ形式を採用しており、ピン数は通常 100 を超えます。

6.TSOPパッケージ

TSOPとは「Thin Small Outline Package」の略で、薄型の小型パッケージです。 TSOP メモリ パッケージング技術の典型的な特徴は、パッケージング チップの周囲にピンを作成することです。 TSOP は、SMT (表面実装) 技術を使用して PCB に配線を取り付けるのに適しています。

TSOP パッケージは寄生パラメータ (大きな電流変化によって引き起こされる出力電圧障害) が低減されており、高周波アプリケーションに適しています。 操作が簡単で信頼性が高い。

7.BGAパッケージ

BGAとは「Ball Grid Array Package」の略で、ボールグリッドアレイパッケージです。 1990 年代には、技術の進歩に伴い、チップ統合が継続的に改善され、I/O ピンの数が劇的に増加し、消費電力も増加し、集積回路パッケージの要件がより厳しくなりました。 開発のニーズを満たすために、BGAパッケージが生産に適用されています。

BGA 技術でパッケージ化されたメモリは、同じ容量でメモリ容量を 2 ～ 3 倍に増やすことができます。 TSOP と比較して、BGA は体積が小さく、熱放散と電気的性能が優れています。 BGA パッケージ技術により、1 平方インチあたりのストレージ容量が大幅に向上しました。 BGA パッケージ技術を使用したメモリ製品は、同じ容量で TSOP パッケージの 3 分の 1 のサイズしかありません。 さらに、従来の TSOP パッケージと比較して、BGA パッケージにはより迅速かつ効果的な放熱方法があります。

BGA パッケージの I/O 端子は、アレイ内の円形または柱状のはんだ接合部の形でパッケージの下に配置されます。 BGA テクノロジの利点は、I/O ピンの数が増えても、ピン間隔が減少するのではなく増加するため、アセンブリの歩留まりが向上することです。 消費電力は増加しますが、BGA は制御可能なコラプス チップ法で溶接できるため、電熱性能を向上させることができます。 従来のパッケージング技術と比較して、厚みと重量が軽減されています。 寄生パラメータが減少し、信号伝送遅延が小さくなり、使用頻度が大幅に増加します。 組立はコプレーナ溶接が可能で、信頼性が高い。

8. TinyBGA パッケージ

BGA パッケージに関しては、Kingmax の特許取得済みの TinyBGA テクノロジに言及する必要があります。 TinyBGA の完全な英語名は「Tiny Ball Grid」です。これは、BGA パッケージ技術の一分野であり、1998 年 8 月に Kingmax によって成功裏に開発されました。チップ面積とパッケージ面積の比率は 1:1.14 以上であり、 同じボリュームで2~3倍のメモリ容量。 TSOPパッケージ製品と比較して、体積が小さく、放熱性と電気的性能が優れています。

TinyBGA パッケージ技術を使用したメモリ製品は、同じ容量で TSOP パッケージの体積の 1/3 しかありません。 TSOP パッケージメモリのピンはチップの周囲から引き出されていますが、TinyBGA はチップの中央から引き出されています。 この方法は、信号の伝送距離を効果的に短縮します。 信号伝送ラインの長さは、従来の TSOP 技術の 1/4 にすぎないため、信号の減衰も減少します。 これにより、チップの耐干渉性と耐ノイズ性が大幅に向上するだけでなく、電気的性能も向上します。 TinyBGA パッケージ チップは最大 300MHz の外部周波数に耐えることができますが、従来の TSOP パッケージ技術は最大 150MHz の外部周波数にしか耐えられません。

TinyBGA パッケージのメモリも薄く (パッケージの高さは 0.8mm 未満)、金属基板からラジエーターまでの有効な放熱経路はわずか 0.36mm です。 したがって、TinyBGA メモリは熱伝導効率が高く、安定性に優れた長期稼働システムに非常に適しています。

9.QFPパッケージ

QFPは「Quad Flat Package」の略で、小さな正方形の平面パッケージです。 QFP パッケージは初期のビデオ カードでよく使用されますが、速度が 4ns を超える QFP パッケージのビデオ メモリはほとんどありません。 技術と性能の問題から、徐々にTSOP-IIやBGAに取って代わられています。 QFP パッケージには粒子の周囲にピンがあり、明確に識別できます。 4 サイド ピン フラットパック。 面実装パッケージの一つで、ピンが四方からカモメの翼（L）型に出ています。

基板には、セラミックス、金属、プラスチックの 3 種類があります。 数量的には、プラスチック包装が大部分を占めています。 特に材質の指定がない場合は、プラスチック製のQFPが多く使用されています。 プラスチックQFPは、マイクロプロセッサ、ゲートディスプレイなどのデジタルロジックLSI回路だけでなく、VTR信号処理、オーディオ信号処理などのアナログLSI回路にも使用される最もポピュラーな多ピンLSIパッケージです。

ピン中心距離は1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mmなどの仕様があります。 芯間距離0.65mm仕様の最大極数は304極です。

これらは、PCBA 処理における 9 つの一般的なコンポーネント パッケージング技術です。