Small Outline Integrated Circuit (SOIC) to kompaktowy pakiet chipów stosowany w wielu urządzeniach elektronicznych. Zajmuje mniej miejsca niż starsze pakiety i dobrze sprawdza się przy montażu natynkowym. SOIC występują w różnych rozmiarach, typach i zastosowaniach w wielu dziedzinach. W tym artykule omówiono funkcje, warianty, wydajność, układ i bardziej szczegółowo opisany przez SOIC.
Klasa C1. Przegląd SOIC
Klasa C2. Zastosowania pakietów SOIC
Klasa C3. Warianty SOIC i ich rozróżnienia
Klasa C4. Standaryzacja SOIC
Klasa C5. Wydajność termiczna i elektryczna SOIC
Klasa C6. Wskazówki dotyczące układu PCB SOIC
Klasa C7. Groty montażowe i lutownicze SOIC
Klasa C8. Niezawodność SOIC i ograniczanie awarii
Klasa C9. Struktura i wymiary opakowania SOIC
Klasa C10. Konkluzja
Często zadawane pytania
Przegląd SOIC
Small Outline Integrated Circuit (SOIC) to rodzaj pakietu chipów stosowanych w wielu urządzeniach elektronicznych. Jest mniejszy i cieńszy niż starsze typy, takie jak DIP (Dual Inline Package), co pomaga zaoszczędzić miejsce na płytkach drukowanych. Układy SOIC są zaprojektowane tak, aby leżały płasko na powierzchni płytki, co oznacza, że świetnie nadają się do urządzeń, które muszą być kompaktowe. Metalowe nóżki, zwane przewodami, wystają z boków jak małe wygięte druty i ułatwiają maszynom ich umieszczanie i podczas produkcji. Chipy te są dostępne w różnych rozmiarach i liczbie pinów, w zależności od potrzeb obwodu. Pomagają również utrzymać porządek i poprawiają to, jak dobrze urządzenie radzi sobie z ciepłem i energią elektryczną. Ze względu na wszystkie te zalety, SOIC są obecnie stosowane w elektronice.
Zastosowania pakietów SOIC
Elektronika użytkowa
Układy SOIC są używane w układach audio, urządzeniach pamięci i sterownikach ekranu. Ich niewielkie rozmiary oszczędzają miejsce na płycie i wspierają kompaktowe konstrukcje produktów.
Systemy wbudowane
Pakiety te są powszechne w mikrokontrolerach i układach scalonych interfejsów. Są łatwe w montażu i dobrze pasują do małych tablic sterowniczych.
Elektronika samochodowa
SOIC są stosowane w sterownikach silników, czujnikach i regulatorach mocy. Dobrze radzą sobie z ciepłem i wibracjami w środowisku pojazdu.
Automatyka przemysłowa
Stosowane w sterownikach silników i modułach sterujących, SOIC wspierają stabilną i długotrwałą pracę. Pomagają zaoszczędzić miejsce na płytkach drukowanych w systemach przemysłowych.
Urządzenia komunikacyjne
SOIC znajdują się w modemach, nadajnikach-odbiornikach i obwodach sieciowych. Oferują one niezawodną wydajność sygnału w kompaktowych konstrukcjach.
Warianty SOIC i ich rozróżnienia
SOIC-N (typ wąski)
SOIC-N jest najpopularniejszą wersją pakietu Small Outline Integrated Circuit. Ma standardową szerokość korpusu 3,9 mm i jest szeroko stosowany w obwodach ogólnego przeznaczenia. Oferuje dobrą równowagę między rozmiarem, trwałością i łatwością, dzięki czemu nadaje się do większości projektów do montażu powierzchniowego.
SOIC-W (typ szeroki)
Wariant SOIC-W ma szerszy korpus, 7,5 mm. Dodatkowa szerokość pozwala na uzyskanie większej przestrzeni wewnętrznej, dzięki czemu idealnie nadaje się do układów scalonych, które wymagają większych matryc krzemowych lub lepszej izolacji napięcia. Zapewnia również lepsze odprowadzanie ciepła.
SOJ (Mały kontur J-Lead)
Pakiety SOJ mają przewody w kształcie litery J, które składają się pod korpusem układu scalonego. Taka konstrukcja sprawia, że są bardziej kompaktowe, ale trudniejsze do sprawdzenia po. Są one powszechnie stosowane w modułach pamięci.
MSOP (pakiet Mini Small Outline)
MSOP to zminiaturyzowana wersja SOIC, oferująca mniejszą powierzchnię i niższą wysokość. Idealnie nadaje się do przenośnej i przenośnej elektroniki, gdzie przestrzeń na płytce jest ograniczona.
HSOP (Pakiet małego konturu radiatora)
Pakiety HSOP zawierają odsłoniętą podkładkę termiczną, która poprawia przenoszenie ciepła do płytki drukowanej. To sprawia, że nadają się do układów scalonych mocy i obwodów sterowników, które generują więcej ciepła.
Standaryzacja SOIC
| Ciało standardowe | Region / Pochodzenie | Cel / Zakres | Znaczenie dla SOIC |
|---|---|---|---|
| JEDEC (Wspólna Rada ds. Inżynierii Urządzeń Elektronowych) | Stany Zjednoczone | Określa standardy mechaniczne i pakiety dla układów scalonych | MS-012 (SOIC-N) i MS-013 (SOIC-W) definiują rozmiary i wymiary |
| JEITA (Japońskie Stowarzyszenie Przemysłu Elektronicznego i IT) | Japonia | Wyznacza nowoczesne standardy pakowania komponentów elektronicznych | Zgodność z globalnymi wytycznymi SOIC dotyczącymi projektowania SMT |
| EIAJ (Japońskie Stowarzyszenie Przemysłu Elektronicznego) | Japonia | Starsze standardy używane w starszych układach PCB | Niektóre ślady SOIC-W nadal są zgodne z odniesieniami EIAJ |
| IPC-7351 | Międzynarodowa | Standaryzacja układu powierzchni PCB i śladu | Definiuje rozmiary pól lutowniczych, zaokrąglenia lutownicze i tolerancje dla pakietów SOIC |
Wydajność termiczna i elektryczna SOIC
| Parametr | Wartość / Opis |
|---|---|
| Opór cieplny (θJA) | 80–120 °C/W w zależności od powierzchni miedzi na płycie |
| Złącze do obudowy (θJC) | 30–60 °C/W (lepiej w wariantach z podkładkami termicznymi) |
| Rozpraszanie mocy | Nadaje się do układów scalonych o małej i średniej mocy |
| Indukcyjność przewodu | \~6–10 nH na przewód (umiarkowane) |
| Pojemność przewodu | Niski; Obsługuje stabilne sygnały analogowe i cyfrowe |
| Aktualna zdolność | Ograniczone przez grubość ołowiu i wzrost termiczny |
Wskazówki dotyczące układu PCB SOIC
Dopasuj rozmiar podkładki do wymiarów przewodu
Upewnij się, że długość i szerokość podkładki PCB ściśle odpowiadają rozmiarowi wyprowadzenia skrzydła mewy SOIC. Sprzyja to prawidłowemu tworzeniu połączeń lutowniczych i stabilności mechanicznej podczas rozpływowego. Pady, które są zbyt małe lub zbyt duże, mogą powodować słabe połączenia lub wady lutownicze.
Używaj pól lutowniczych zdefiniowanych maską lutowniczą
Zdefiniowanie pól lutowniczych z granicami maski lutowniczej pomaga zapobiegać mostkowaniu lutu między pinami, szczególnie w przypadku SOIC o drobnym skoku. Poprawia to kontrolę przepływu lutu i zwiększa wydajność podczas produkcji wielkoseryjnej.
Zezwalaj na zaokrąglenia lutownicze po stronach ołowianych
Zaprojektuj układ pól lutowniczych tak, aby umożliwić widoczne zaokrąglenia lutownicze po bokach przewodów SOIC. Filety te zwiększają wytrzymałość połączenia i ułatwiają kontrolę wzrokową, ułatwiając wykrycie złego podczas kontroli jakości.
Unikaj maski lutowniczej między pinami
Pozostawienie minimalnej lub zerowej maski lutowniczej między pinami zmniejsza ryzyko nagrobka i nierównomiernego zwilżenia lutu. Pozwala również na lepsze rozprowadzenie pasty lutowniczej po przewodach.
Dodaj przelotki termiczne do odsłoniętych podkładek
Jeśli wariant SOIC zawiera odsłoniętą podkładkę termiczną, dodaj wiele przelotek pod podkładką, aby pomóc rozproszyć ciepło do wewnętrznych warstw miedzi lub płaszczyzny uziemienia. Zwiększa to wydajność cieplną w zastosowaniach energetycznych.
Postępuj zgodnie z wytycznymi IPC-7351B
Użyj standardów IPC-7351B, aby wybrać prawidłowy poziom gęstości wzoru terenu:
• Poziom A: Do płyt o małej gęstości
• Poziom B: Dla zrównoważonej wydajności i możliwości produkcyjnych
• Poziom C: Do układów o dużej gęstości
Groty montażowe i lutownicze SOIC
Aplikacja pasty lutowniczej
Użyj szablonu ze stali nierdzewnej o grubości 100 - 120 μm, aby równomiernie nałożyć pastę lutowniczą na wszystkie pola lutownicze SOIC. Stała objętość pasty zapewnia mocne i jednolite połączenia lutownicze, jednocześnie minimalizując ryzyko mostkowania lutu lub otwartych pinów.
Profil rozpływowego
Utrzymać szczytową temperaturę rozpływu na poziomie 240 - 245 °C. Zawsze postępuj zgodnie z zalecanym profilem termicznym układu scalonego, w tym odpowiednim podgrzewaniem wstępnym, namaczaniem, rozpływem i schładzaniem stages. Zapobiega to uszkodzeniom komponentów i zapewnia niezawodne formowanie połączeń.
ręczne
SOIC można ręcznie za pomocą lutownicy z cienką końcówką i drutu lutowniczego 0,5 mm. Utrzymuj końcówkę w czystości i używaj umiarkowanego ciepła, aby uzyskać gładkie połączenia. Ta metoda jest odpowiednia do prototypowania lub montażu małoseryjnego, w którym rozpływ nie jest dostępny.
Inspekcja
Po należy sprawdzić połączenia za pomocą mikroskopu optycznego lub systemu AOI. Sprawdź, czy są dobrze uformowane zaokrąglenia boczne, równomierne pokrycie lutem oraz brak zwarć lub zimnych połączeń, aby zweryfikować jakość montażu.
Przeróbka i naprawa
Przeróbkę SOIC można wykonać za pomocą narzędzi na gorące powietrze lub lutownicy. Unikaj długotrwałego nagrzewania, ponieważ może to spowodować rozwarstwienie PCB lub podnoszenie podkładki. Ostrożnie nałóż topnik i ciepło, aby usunąć lub wymienić część bez uszkadzania płyty.
Niezawodność SOIC i łagodzenie awarii
| Tryb awaryjny | Wspólna przyczyna | Strategia prewencyjna |
|---|---|---|
| Pękanie złączy lutowanych | Powtarzające się cykle termiczne | Używaj podkładek termicznych i grubszych warstw miedzi |
| Pozyskiwanie popcorningu | Wilgoć uwięziona w masie pleśniowej | Piec SOIC w temperaturze 125 °C przed |
| Podnoszenie / rozwarstwianie ołowiu | Nadmierne ciepło | Stosowanie kontrolowanego rozpływu ze stopniowym wzrostem temperatury |
| Uszkodzenia spowodowane naprężeniami mechanicznymi | Wygięcie PCB, wibracje lub uderzenia | Użyj usztywnień PCB lub niedopełnienia, aby zmniejszyć naprężenia |
Struktura i wymiary opakowania SOIC
| Funkcja | Opis |
|---|---|
| Liczba potencjalnych klientów | Zwykle waha się od 8 do 28 pinów |
| Skok ołowiu | Standardowy rozstaw 1,27 mm (50 mils) |
| Szerokość korpusu | Wąski (3,9 mm) lub Szeroki (7,5 mm) |
| Rodzaj ołowiu | Przewody typu mewa przystosowane do montażu powierzchniowego |
| Wysokość opakowania | Od 1,5 mm do 2,65 mm |
| Hermetyzacja | żywica epoksydowa do ochrony fizycznej |
| Podkładka termiczna | Niektóre wersje mają metalową podkładkę pod spodem |
Wnioski
Pakiety SOIC są niezawodne, zajmują mało miejsca i nadają się zarówno do małych, jak i złożonych obwodów. Dzięki różnym dostępnym typom pasują do wielu zastosowań. Przestrzeganie wytycznych dotyczących układu, i obsługi pomaga uniknąć problemów i zapewnia dobrą wydajność. Zrozumienie arkuszy danych i norm pomaga również w lepszym projektowaniu i montażu.
Często zadawane pytania
11.1. Czy pakiety SOIC są zgodne z dyrektywą RoHS?
Tak. Większość nowoczesnych pakietów SOIC jest zgodna z RoHS i wykorzystuje wykończenia bezołowiowe, takie jak matowa cyna lub NiPdAu. Zawsze potwierdzaj zgodność w karcie katalogowej komponentu.
11.2. Czy chipy SOIC mogą być używane do obwodów wysokiej częstotliwości?
Tylko do pewnego limitu. Układy SOIC działają dobrze w przypadku umiarkowanych częstotliwości, ale ich indukcyjność ołowiu sprawia, że są mniej odpowiednie dla projektów RF o wysokiej częstotliwości.
11.3. Czy komponenty SOIC wymagają specjalnych warunków przechowywania?
Tak. Powinny być przechowywane w suchym, szczelnie zamkniętym opakowaniu. Jeśli są wystawione na działanie wilgoci, mogą wymagać pieczenia przed, aby zapobiec uszkodzeniom.
11.4. Czy części SOIC można ręcznie?
Tak. Ich raster wyprowadzeń 1,27 mm sprawia, że są łatwiejsze do ręcznego w porównaniu z układami scalonymi o drobnym skoku.
11.5. Jaka liczba warstw PCB najlepiej sprawdza się w pakietach SOIC?
SOIC działają zarówno na 2-warstwowych, jak i wielowarstwowych płytkach drukowanych. W przypadku potrzeb energetycznych lub termicznych lepiej sprawdzają się płyty wielowarstwowe z płaszczyznami uziemienia.
11.6. Czy SOIC i SOP to to samo?
Prawie. SOIC to termin JEDEC, podczas gdy SOP to podobna nazwa pakietu używana w Azji. Często są wymienne, ale mogą mieć niewielkie różnice w rozmiarach.