Объяснение однорядного корпуса

Содержание

Понимание однорядного корпуса

Однорядный корпус (SIP) играет ключевую роль в электронной упаковке. Он предлагает оптимизированное решение для интегральных схем. Корпуса SIP известны своим однорядным расположением соединительных выводов. Такая конструкция делает их идеальными для компактных схем.

Однако аббревиатура «SIP» может означать несколько различных понятий в области электроники, что приводит к некоторой путанице. Мы объясним их в следующем разделе.

Множественные определения SIP

Термин «Single Inline Package» (SIP) несет в себе некоторую двусмысленность в мире электроники, что часто вызывает путаницу среди энтузиастов, студентов и даже профессионалов. Эта двусмысленность проистекает из двух различных значений: традиционный «Single-in-Line Package» — устаревшая технология упаковки интегральных схем — и современный «System-in-Package» (SiP) — передовое интеграционное решение. Давайте разберем эти два понятия, чтобы прояснить их роли, особенности и значение.

Традиционный однорядный корпус (SIP)

Происхождение и физические особенности

Появившийся в 1960-х годах традиционный корпус SIP (Single-in-Line Package) является классическим дизайном корпуса интегральной схемы. Его отличительной особенностью является один ряд выводов, выступающих из нижней части плоского корпуса, который может быть изготовлен из пластика или керамики.
 
Основные физические характеристики:
 
  • Количество выводов: обычно от 4 до 64 контактов (некоторые источники указывают 2–40 контактов).
  • Ширина корпуса: обычные размеры — 300 или 600 мил.
  • Шаг выводов: обычно 100 мил.
Эти характеристики сделали его практичным выбором для конкретных ранних электронных приложений.
A schematic illustration of a Single In - Line Package (SIP), highlighting key physical attributes like body width, the arrangement of 7 leads, and lead pitch.
A schematic illustration of a Single In - Line Package (SIP)

Применение и отказ

В период своего расцвета традиционные SIP широко использовались для упаковки резистивных сетей, диодных матриц и небольших гибридных схем, таких как таймеры и генераторы. Меньшие SIP отлично подходили для устройств с параллельными матрицами, а более крупные — для более сложных гибридных схем.

Однако их популярность снизилась из-за серьезного ограничения: относительно небольшого количества выводов по сравнению с альтернативными вариантами, такими как корпуса Dual-In-Line Packages (DIP). Корпуса DIP с двумя рядами выводов обеспечивали большую универсальность для более крупных схем и постепенно заменили корпуса SIP в основной электронике. Сегодня традиционные корпуса SIP в основном используются в устаревших системах или нишевых приложениях, служа историческим маркером в эволюции электроники.

Современная система в корпусе (SiP)

Определение и основная ценность

В отличие от своего традиционного аналога, современная система в корпусе (SiP) представляет собой прорыв в технологии интеграции. Она объединяет несколько интегральных схем (ИС) и вспомогательных пассивных компонентов (резисторы, конденсаторы и т. д.) в одном корпусе, функционируя как полноценная электронная система.

 

SiP решает ключевые проблемы отрасли:

 

  • Миниатюризация: уменьшает площадь печатной платы на 50% и более, что позволяет создавать компактные устройства, такие как носимые устройства.
  • Повышение производительности: более короткие межсоединения улучшают электрические характеристики.
  • Экономическая эффективность: снижает затраты на проектирование, сборку и цепочку поставок.
  • Ускорение вывода на рынок: оптимизирует циклы проектирования и процессы валидации.
A cross-sectional diagram showing a System-in-Package (SiP) with Logic, Memory, IPD, and MEMS chips stacked on a TSV layer, which is connected to a substrate with solder balls.
Structure of a System-in-Package (SiP) illustrating multi-chip integration with Through-Silicon Via (TSV) technology

Технологии производства и интеграции

Сила SiP заключается в его сложных производственных процессах:
 
  • Гетерогенная интеграция: объединение компонентов, изготовленных с помощью различных производственных процессов (например, аналоговых и цифровых микросхем), для достижения оптимальной производительности.
  • Укладка микросхем: использование таких технологий, как «пакет на пакете», вертикальная/горизонтальная укладка или встраивание микросхем в подложки.
  • Методы соединения: использование проволочных соединений, паяных выпуклостей и технологии флип-чип для обеспечения надежных соединений.

Технологии, обеспечивающие реализацию

К критически важным технологиям, обеспечивающим возможность создания SiP, относятся:
 
  • Экранирование: конформное, отсечное, селективное и магнитное экранирование для управления электромагнитными помехами.
  • Усовершенствованная упаковка: упаковка на уровне пластин и упаковка на уровне пластин с разветвлением для высокоплотной интеграции.

Управление тепловым режимом

Основной проблемой при проектировании SiP является накопление тепла от плотно упакованных компонентов. Решения включают:
 
  • Оптимизированные теплопроводящие материалы.
  • Радиаторы и встроенные теплоотводы.
  • Стратегии проектирования, такие как тепловые перемычки в печатных платах для эффективного отвода тепла.

Применение в реальных условиях

Универсальность SiP способствует его внедрению в различных отраслях:
 
  • Мобильные устройства: смартфоны, носимые устройства и цифровые музыкальные плееры выигрывают от его компактных размеров.
  • IoT: питание датчиков умного дома и инфраструктуры умного города.
  • Высокопроизводительные вычисления (HPC): используется в модулях хранения данных для систем искусственного интеллекта.
  • Автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность: интегрируется в автомобильную электронику, радиолокационные системы и авиационную электронику.
  • Медицинские устройства: позволяет создавать компактные мониторы здоровья и фитнес-трекеры.

Другие значения SIP помимо электроники

Чтобы избежать путаницы, важно отметить другие варианты использования аббревиатуры «SIP»:

  • Память SIPP: кратковременный 30-контактный модуль памяти, используемый в компьютерах 80286 и 80386. Он был быстро заменен более долговечными модулями SIMM.
  • Session Initiation Protocol (SIP): телекоммуникационный протокол для инициирования и управления сеансами голосовой связи, видеосвязи и обмена сообщениями (критически важный для услуг VoIP).

Сравнительный анализ технологий упаковки

Традиционный SIP по сравнению с DIP/QFP/SOT

CharacteristicTraditional SIPDIPQFPSOT
Form FactorSingle row of leadsDual rows of leadsQuad flat, no leadsSmall outline, 3-6 leads
Pin Count2–644–64+32–304+3–6
Mounting TechnologyThrough-holeThrough-hole/surface-mountSurface-mountSurface-mount
Typical ApplicationsResistor networks, legacy systemsGeneral ICs, microcontrollersComplex ICs (microprocessors)Transistors, small ICs
Visual comparison of SIP DIP SoC and SiP integrated circuit package types
Visual comparison of SIP, DIP, SoC, and SiP integrated circuit package types

SiP против SoC

CharacteristicSiPSoC
Integration LevelMultiple dies in one packageSingle semiconductor die
FlexibilityMixes components from different processesLimited by single process node
CostLower NRE, ideal for mid-volumeHigh NRE, optimized for high volume
PerformanceExcellent (short interconnections)Highest (on-die interconnects)
ApplicationsMobile, IoT, automotiveHigh-volume consumer electronics (e.g., smartphone CPUs)

SiP против MCM

CharacteristicSiPMCM
EvolutionEvolved from MCM, adds die stackingPredecessor to SiP, no die stacking
Integration DensityHigher (stacked dies)Moderate (side-by-side chips)
ManufacturingUses advanced packaging (wafer-level)Often uses simpler processes
ApplicationsCompact systems (wearables, IoT)Telecommunications, high-speed data processing

Выбор подходящего пакетного решения для вашего проекта

Выбор правильного корпусного решения для электронного проекта имеет решающее значение. Этот выбор влияет на производительность, размер и стоимость. Корпуса Single Inline Package (SIP) являются приемлемым вариантом для многих проектов.

При рассмотрении SIP необходимо оценить ограничения по пространству в вашем проекте. SIP идеально подходят, когда пространство на печатной плате ограничено. Их линейная конструкция максимально увеличивает использование при сохранении эффективности.

Стоимость — еще один фактор, который необходимо учитывать. SIP часто являются экономически эффективными, особенно для мелкосерийного производства. Их простота конструкции и изготовления снижает расходы.

Однако не все проекты подходят для SIP. Учтите количество соединений, необходимых в вашей схеме. SIP могут не подходить для приложений, требующих большого количества контактов, где более подходящим может быть другой тип корпуса.

Заключение

Термин «Single Inline Package» (однорядный корпус) охватывает две различные технологии: традиционный SIP, наследие ранней электроники, и современный SiP, краеугольный камень передовой интеграции. Понимание их различий является ключевым моментом для любого, кто занимается проектированием электроники, будь то обслуживание старых систем или разработка передовых устройств. По мере развития технологий SiP будет продолжать стимулировать инновации, в то время как традиционный SIP останется ценной частью истории электроники.
 
Разъясняя эти концепции, мы надеемся развеять мифы о «SIP» и дать инженерам, любителям и учащимся возможность принимать обоснованные решения в своих электронных проектах.

Подписаться

Присоединяйтесь к нашему списку подписчиков, чтобы получать ежемесячные обновления блога, новости о технологиях, практические примеры. Мы никогда не будем рассылать спам, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

Об авторе

Picture of Aidan Taylor
Aidan Taylor

I am Aidan Taylor and I have over 10 years of experience in the field of PCB Reverse Engineering, PCB design and IC Unlock.

Поделиться

Рекомендуемый пост

Tags

Нужна помощь?

Прокрутить вверх

Instant Quote