Small Outline Integrated Circuit (SOIC) je kompaktní čipové pouzdro používané v mnoha elektronických zařízeních. Zabírá méně místa než starší pouzdra a dobře funguje při povrchové montáži. SOIC se vyskytují v různých velikostech, typech a použitích v mnoha oblastech. Tento článek podrobně vysvětluje funkce, varianty, výkon, rozložení a další funkce SOIC.
Bod 3. Varianty SOIC a jejich rozlišení
Bod 4. Standardizace SOIC
Bod 5. Tepelný a elektrický výkon SOIC
Kapitola 10. Závěr
Často kladené dotazy
Přehled SOIC
Small Outline Integrated Circuit (SOIC) je typ čipového balíčku používaného v mnoha elektronických zařízeních. Je vyroben tak, aby byl menší a tenčí než starší typy, jako je DIP (Dual Inline Package), což pomáhá šetřit místo na deskách plošných spojů. SOIC jsou navrženy tak, aby seděly naplocho na povrchu desky, což znamená, že jsou skvělé pro zařízení, která musí být kompaktní. Kovové nohy, nazývané vývody, vyčnívají ze stran jako malé ohnuté dráty a usnadňují strojům jejich umístění a pájení během výroby. Tyto čipy se dodávají v různých velikostech a počtech pinů, v závislosti na tom, co obvod potřebuje. Pomáhají také udržovat věci uspořádané a zlepšují, jak dobře zařízení zvládá teplo a elektřinu. Kvůli všem těmto výhodám se dnes SOIC používají v elektronice.
Aplikace balíčků SOIC
Spotřební elektronika
SOIC se používají v audio čipech, paměťových zařízeních a ovladačích displeje. Jejich malá velikost šetří místo na desce a podporuje kompaktní návrhy produktů.
Vestavěné systémy
Tyto balíčky jsou běžné v mikrokontrolérech a integrovaných obvodech rozhraní. Snadno se montují a dobře se vejdou do malých řídicích desek.
Automobilová elektronika
SOIC se používají v ovladačích motorů, senzorech a regulátorech výkonu. Dobře zvládají teplo a vibrace v prostředí vozidel.
Průmyslová automatizace
SOIC, které se používají v ovladačích motorů a řídicích modulech, podporují stabilní a dlouhodobý provoz. Pomáhají šetřit místo na PCB v průmyslových systémech.
Komunikační zařízení
SOIC se nacházejí v modemech, transceiverech a síťových obvodech. Nabízejí spolehlivý výkon signálu v kompaktním provedení.
Varianty SOIC a jejich rozlišení
SOIC-N (úzký typ)
SOIC-N je nejběžnější verzí balíčku integrovaných obvodů Small Outline. Má standardní šířku těla 3,9 mm a je široce používán v obvodech pro všeobecné použití. Nabízí dobrou rovnováhu mezi velikostí, odolností a snadným pájením, takže je vhodný pro většinu návrhů pro povrchovou montáž.
SOIC-W (široký typ)
Varianta SOIC-W má širší tělo, 7,5 mm. Dodatečná šířka umožňuje více vnitřního prostoru, takže je ideální pro integrované obvody, které vyžadují větší křemíkové matrice nebo lepší izolaci napětí. Nabízí také lepší odvod tepla.
SOJ (malý obrys J-Lead)
Pouzdra SOJ mají vodiče ve tvaru J, které se skládají pod tělem integrovaného obvodu. Díky této konstrukci jsou kompaktnější, ale po pájení se hůře kontrolují. Běžně se používají v paměťových modulech.
MSOP (mini balíček s malým obrysem)
MSOP je miniaturizovaná verze SOIC, která nabízí menší půdorys a nižší výšku. Je ideální pro přenosnou a ruční elektroniku, kde je omezený prostor na desce.
HSOP (malý obrysový balíček chladiče)
Balíčky HSOP obsahují odkrytou tepelnou podložku, která zlepšuje přenos tepla na desku plošných spojů. Díky tomu jsou vhodné pro výkonové integrované obvody a obvody budiče, které generují více tepla.
Standardizace SOIC
| Standardní karoserie | Region / Původ | Účel / Pokrytí | Relevance pro SOIC |
|---|---|---|---|
| JEDEC (Společná rada pro inženýrství elektronových zařízení) | Spojené státy | Definuje mechanické normy a normy pro pouzdra pro integrované obvody | MS-012 (SOIC-N) a MS-013 (SOIC-W) definují velikosti a rozměry |
| JEITA (Japonská asociace elektronického a IT průmyslu) | Japonsko | Stanovuje moderní standardy pro balení elektronických součástek | Je v souladu s globálními směrnicemi SOIC pro návrh SMT |
| EIAJ (Asociace elektronického průmyslu Japonska) | Japonsko | Starší standardy používané ve starších rozvrženích desek plošných spojů | Některé stopy SOIC-W stále následují reference EIAJ |
| IPC-7351 | Mezinárodní | Standardizace vzoru a půdorysu PCB | Definuje velikosti podložek, pájecí zaoblení a tolerance pro pouzdra SOIC |
Tepelný a elektrický výkon SOIC
| Parametr | Hodnota / Popis |
|---|---|
| Tepelný odpor (θJA) | 80–120 °C/W v závislosti na měděné ploše desky |
| Přechod k případu (θJC) | 30–60 °C/W (lepší u variant s tepelnou podložkou) |
| Ztrátový výkon | Vhodné pro integrované obvody s nízkým až středním výkonem |
| Indukčnost olova | \~6–10 nH na svod (střední) |
| Kapacita vedení | Nízký; Podporuje stabilní analogové a digitální signály |
| Současná schopnost | Omezeno tloušťkou olova a teplotním vzestupem |
Tipy pro rozvržení PCB SOIC
Přizpůsobte velikost podložky rozměrům olova
Ujistěte se, že délka a šířka podložky PCB přesně odpovídá velikosti vodítka rack-wing SOIC. To podporuje správnou tvorbu pájeného spoje a mechanickou stabilitu při pájení přetavením. Příliš malé nebo příliš velké podložky mohou způsobit slabé spoje nebo vady pájení.
Použijte podložky definované pájecí maskou
Definování podložek s hranicemi pájecí masky pomáhá zabránit přemostění pájky mezi kolíky, zejména u SOIC s jemnou roztečí. To zlepšuje řízení toku pájky a zvyšuje výtěžnost při velkoobjemové výrobě.
Povolit pájení na olověných stranách
Navrhněte rozložení podložky tak, aby umožňovalo viditelná pájecí zaoblení po stranách vodičů SOIC. Tato zaoblení zvyšují pevnost spoje a usnadňují vizuální kontrolu, což usnadňuje detekci špatného pájení během kontrol kvality.
Vyhněte se pájecí masce mezi kolíky
Ponechání minimální nebo žádné pájecí masky mezi kolíky snižuje riziko náhrobku a nerovnoměrného smáčení pájky. Umožňuje také lepší distribuci pájecí pasty napříč vodiči.
Přidejte tepelné průchody pro odkryté podložky
Pokud varianta SOIC obsahuje odkrytou tepelnou podložku, přidejte pod podložku více průchodů, které pomohou odvádět teplo do vnitřních měděných vrstev nebo do zemnící plochy. To zvyšuje tepelný výkon v energetických aplikacích.
Dodržujte pokyny IPC-7351B
Pomocí standardů IPC-7351B vyberte správnou úroveň hustoty vzoru půdy:
• Úroveň A: Pro desky s nízkou hustotou
• Úroveň B: Pro vyvážený výkon a vyrobitelnost
• Úroveň C: Pro rozvržení s vysokou hustotou
Montážní a pájecí hroty SOIC
Aplikace pájecí pasty
Použijte šablonu z nerezové oceli o tloušťce 100 - 120 μm pro rovnoměrné nanesení pájecí pasty na všechny podložky SOIC. Konzistentní objem pasty zajišťuje pevné a rovnoměrné pájené spoje a zároveň minimalizuje riziko přemostění pájky nebo otevření kolíků.
Pájení přetavením
Udržujte špičkovou teplotu přetavení v rozmezí 240 - 245 °C. Vždy dodržujte doporučený tepelný profil IC, včetně správného předehřívání, namáčení, přetavení a ochlazovánítage. Tím se zabrání poškození součásti a zajistí se spolehlivé vytvoření spoje.
Ruční pájení
SOIC lze pájet ručně pomocí páječky s jemným hrotem a pájecího drátu 0,5 mm. Udržujte špičku čistou a používejte mírné teplo k vytvoření hladkých spojů. Tato metoda je vhodná pro prototypování nebo maloobjemové sestavování, kde není k dispozici přetavení.
Inspekce
Po pájení zkontrolujte spoje pomocí optického mikroskopu nebo systému AOI. Pro ověření kvality sestavy zkontrolujte dobře tvarovaná boční zaoblení, rovnoměrné pokrytí pájkou a nepřítomnost zkratů nebo studených spojů.
Přepracování a opravy
Přepracování SOIC lze provést pomocí horkovzdušných nástrojů nebo páječky. Vyhněte se dlouhodobému zahřívání, protože by to mohlo způsobit delaminaci PCB nebo zvednutí podložky. Opatrně aplikujte tavidlo a teplo, abyste odstranili nebo vyměnili díl bez poškození desky.
Spolehlivost SOIC a zmírnění poruch
| Režim selhání | Společná věc | Strategie prevence |
|---|---|---|
| Praskání pájeného spoje | Opakované teplotní cykly | Používejte tepelné odlehčovací podložky a silnější vrstvy mědi |
| Popcorning | Vlhkost zachycená ve směsi formy | Před pájením pečte SOIC při 125 °C |
| Zvedání olova / Delaminace | Nadměrné pájecí teplo | Aplikujte řízené přetavení s postupným náběhem teploty |
| Poškození mechanickým namáháním | Ohýbání, vibrace nebo nárazy PCB | Použití výztuh nebo nedostatečné výplně PCB ke snížení stresu |
Struktura a rozměry obalu SOIC
| Funkce | Popis |
|---|---|
| Počet potenciálních zákazníků | Obvykle se pohybuje od 8 do 28 pinů |
| Rozteč olova | Standardní rozteč 1,27 mm (50 mil) |
| Šířka těla | Úzký (3,9 mm) nebo široký (7,5 mm) |
| Typ olova | Vodítka rack-wing vhodná pro povrchovou montáž |
| Výška balení | Mezi 1,5 mm až 2,65 mm |
| Zapouzdření | Černá epoxidová pryskyřice pro fyzickou ochranu |
| Tepelná podložka | Některé verze mají zespodu kovovou podložku |
Závěr
Pouzdra SOIC jsou spolehlivá, prostorově úsporná a vhodná pro malé i složité obvody. K dispozici jsou různé typy, které se hodí pro mnoho aplikací. Dodržování pokynů pro rozvržení, pájení a manipulaci pomáhá předcházet problémům a zajišťuje dobrý výkon. Porozumění datovým listům a normám také podporuje lepší návrh a montáž.
Často kladené dotazy
11.1. Jsou balíčky SOIC v souladu se směrnicí RoHS?
Ano. Většina moderních balíčků SOIC je v souladu s RoHS a používá bezolovnaté povrchové úpravy, jako je matný cín nebo NiPdAu. Shodu si vždy ověřte v datovém listu součásti.
11.2. Lze čipy SOIC použít pro vysokofrekvenční obvody?
Pouze do určité míry. SOIC fungují dobře pro střední frekvence, ale jejich indukčnost vedení je činí méně vhodnými pro vysokofrekvenční RF konstrukce.
11.3. Vyžadují součástky SOIC zvláštní podmínky skladování?
Ano. Měly by být uchovávány v suchých, uzavřených obalech. Pokud jsou vystaveny vlhkosti, může být nutné je před pájením zapéct, aby nedošlo k poškození.
11.4. Mohou být součástky SOIC pájeny ručně?
Ano. Jejich rozteč vývodů 1,27 mm usnadňuje jejich ruční pájení ve srovnání s integrovanými obvody s jemnou roztečí.
11.5. Jaký počet vrstev PCB funguje nejlépe s balíčky SOIC?
SOIC fungují na 2-vrstvých i vícevrstvých deskách plošných spojů. Pro potřeby napájení nebo tepla fungují lépe vícevrstvé desky se zemními plochami.
11.6. Jsou SOIC a SOP stejné?
Téměř. SOIC je termín JEDEC, zatímco SOP je podobný název balíčku používaný v Asii. Často jsou zaměnitelné, ale mohou mít drobné velikostní rozdíly.