В быстро развивающемся мире современной электроники, где устройства становятся все меньше, быстрее и мощнее, упаковка печатных плат играет решающую роль.Дело не только в хранении компонентов.; правильный тип упаковки определяет размер, производительность, теплоуправление и даже эффективность изготовления устройства.От классических пакетов DIP, используемых в школьных электронных наборах, до ультраминиатюрных CSP, питающих умные часы, каждый из 10 основных типов упаковки для печатных пластин предназначен для решения конкретных задач проектирования.и как выбрать подходящий для вашего проекта помочь вам согласовать требования к устройству с лучшими решениями по упаковке.
Ключевые выводы
110 основных типов упаковки ПКБ (SMT, DIP, PGA, LCC, BGA, QFN, QFP, TSOP, CSP, SOP) отвечают уникальным потребностям: SMT для миниатюризации, DIP для легкого ремонта, CSP для сверхмалых устройств,и BGA для высокой производительности.
2.Выбор упаковки напрямую влияет на размер устройства (например, CSP сокращает объем использования на 50% по сравнению с традиционными упаковками), управление теплом (нижняя подкладка QFN® снижает тепловое сопротивление на 40%),и скорость сборки (SMT позволяет автоматизировать производство).
3Для каждого типа существуют компромиссы: SMT компактный, но его трудно ремонтировать, DIP прост в использовании, но громоздкий, а BGA повышает производительность, но требует рентгеновской инспекции для сварки.
4Потребности устройств (например, носимые устройства нуждаются в CSP, промышленные элементы управления нуждаются в DIP) и производственные возможности (например, автоматизированные линии обрабатывают SMT, ручные рабочие костюмы DIP) должны влиять на выбор упаковки.
5.Раннее сотрудничество с производителями гарантирует, что выбранная вами упаковка соответствует производственным инструментам, избегая дорогостоящих перепроектировок.
10 основных типов упаковки ПКБ: подробное разбивка
Типы упаковок для печатных плат классифицируются по методу монтажа (на поверхности или через отверстие), конструкции свинца (свинцовый или безсвинцовый) и размеру.Ниже приведен всеобъемлющий обзор каждого из 10 основных типов, с акцентом на то, что делает их уникальными и когда их использовать.
1. SMT (технология поверхностного монтажа)
Обзор
SMT революционизировала электронику, устранив необходимость в просверленных отверстиях в ПХБ. Компоненты устанавливаются непосредственно на поверхность платы.позволяет устройствам, таким как смартфоны и носимые устройства, быть компактными и легкимиSMT использует автоматизированные машины для высокоскоростного, точного размещения компонентов, что делает его идеальным для массового производства.
Основные особенности
a.Двусторонняя сборка: компоненты могут быть размещены с обеих сторон ПКБ, удвоение плотности компонентов.
b.Краткие сигнальные пути: уменьшают паразитарную индуктивность/капацитантность, повышая производительность высокочастотных сигналов (очень важно для устройств 5G или Wi-Fi 6).
c.Автоматизированное производство: машины размещают более 1000 компонентов в минуту, сокращая затраты на рабочую силу и ошибки.
d.Небольшой отпечаток: Компоненты на 30-50% меньше, чем альтернативы с отверстием.
Заявления
SMT повсеместно используется в современной электронике, включая:
a.Потребительские технологии: смартфоны, ноутбуки, игровые консоли и носимые устройства.
b.Автомобильные: блок управления двигателем (ECU), информационно-развлекательные системы и ADAS (продвинутые системы помощи водителю).
c. Медицинские устройства: Мониторы для пациентов, портативные ультразвуковые аппараты и фитнес-трекеры.
d.Промышленное оборудование: датчики IoT, панели управления и солнечные инверторы.
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Высокая плотность компонентов |
Вмещает больше частей в узкие пространства (например, смартфон PCB использует более 500 SMT компонентов). |
| Быстрое серийное производство |
Автоматизированные линии сокращают время сборки на 70% по сравнению с ручными методами. |
| Лучшая электрическая производительность |
Короткие пути минимизируют потерю сигнала (идеально подходят для высокоскоростных данных). |
| Эффективность в расходах для больших тиражей |
Автоматизация машин снижает затраты на единицу более чем на 10 000 устройств.
|
| Минусы |
Подробная информация |
| Трудность ремонта |
Маленькие компоненты (например, резисторы размером 0201) требуют специальных инструментов для ремонта. |
| Высокие затраты на оборудование |
Машины для подбора и размещения стоят 50 000-200 000 долларов, что является препятствием для малых проектов. |
| Плохая обработка тепла для деталей высокой мощности |
Некоторые компоненты (например, силовые транзисторы) все еще нуждаются в монтаже через отверстие для рассеивания тепла. |
| Требуется квалифицированная рабочая сила |
Техники нуждаются в обучении для работы с машинами SMT и проверки сварных соединений. |
2. DIP (двойной встроенный пакет)
Обзор
DIP - это классический тип упаковки с отверстием, распознаваемый по двум рядам булавок, простирающимся от прямоугольного корпуса из пластика или керамики.он остается популярным из-за своей простоты √ штифты вставляются в просверленные отверстия на ПКБ и свариваются вручную. DIP идеально подходит для прототипирования, образования и приложений, где важна легкая замена.
Основные особенности
a.Большое расстояние между булавками: булавки, как правило, находятся на расстоянии 0,1 дюйма друг от друга, что облегчает руковую сварку и хлебную доску.
b. Механическая прочность: штифты толстые (0,6 мм ≈ 0,8 мм) и устойчивы к изгибу, подходящие для суровых условий.
c.Легкая замена: компоненты могут быть удалены и заменены без повреждения ПХБ (критически важно для испытаний).
d. Рассеивание тепла: корпус из пластика/керамики действует как теплоотводы, защищая микросхемы малой мощности.
Заявления
DIP по-прежнему используется в сценариях, где важное значение имеет простота:
a.Образование: электронные наборы (например, Arduino Uno использует микроконтроллеры DIP для легкой сборки студентами).
b.Прототипирование: Разработные доски (например, хлебные доски) для тестирования конструкций цепей.
c.Промышленные устройства управления: фабричные машины (например, реле-модули), где компоненты нуждаются в периодической замене.
d.Последние системы: старые компьютеры, аркадные игры и аудиоусилители, для которых требуются DIP-совместимые чипы.
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Легкая ручная сборка |
Не требуется специальных инструментов, идеально подходит для любителей и небольших проектов. |
| Крепкие булавки |
Выдерживает вибрации (часто в промышленных условиях). |
| Низкая стоимость |
Компоненты DIP на 20-30% дешевле, чем альтернативы SMT. |
| Прозрачная проверка |
Штифты видны, что упрощает проверку сварных соединений. |
| Минусы |
Подробная информация |
| Большой отпечаток |
Занимает в 2 раза больше места на ПКБ, чем SMT (не для маленьких устройств). |
| Медленная сборка |
Ручная сварка ограничивает скорость производства (только 10-20 компонентов в час). |
| Плохая высокочастотная производительность |
Длинные булавки увеличивают индуктивность, вызывая потерю сигнала в устройствах 5G или RF. |
| Ограниченное количество штифтов |
Большинство пакетов DIP имеют 8 ′′ 40 пин (недостаточно для сложных чипов, таких как процессоры). |
3. PGA (Pin Grid Array)
Обзор
PGA - это высокопроизводительный тип упаковки, предназначенный для микросхем с сотнями соединений.которые вставляются в розетку на ПКБЭта конструкция идеально подходит для компонентов, которые требуют частых обновлений (например, процессоров) или обработки высокой мощности (например, графических карт).
Основные особенности
a.Высокое количество пин: поддерживает 100 ‰ 1000+ пин для сложных чипов (например, процессоры Intel Core i7 используют 1700 пинные пакеты PGA).
b.Установка розетки: компоненты могут быть удалены/заменены без сварки (легко для модернизации или ремонта).
c. Сильное механическое соединение: штифты толщиной 0,3 мм ≈ 0,5 мм, устойчивы к изгибу и обеспечивают стабильный контакт.
d. Хорошее рассеивание тепла: большое корпус упаковки (20 мм ≈ 40 мм) распространяет тепло, с помощью растворителей.
Заявления
PGA используется в высокопроизводительных устройствах:
a.Вычисления: процессоры настольных/ноутбуков (например, Intel LGA 1700 использует вариант PGA) и серверные процессоры.
b. Графика: графические процессоры для игровых ПК и центров обработки данных.
c.Промышленные: высокомощные микроконтроллеры для автоматизации заводов.
d. Научные: инструменты (например, осциллоскопы), требующие точной обработки сигнала.
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Легкие обновления |
Смены процессоров/GPU без замены всей печатной пластины (например, обновление процессора ноутбука). |
| Высокая надежность |
Соединения сокетов уменьшают сбои сварных соединений (критические для критически важных систем). |
| Высокая теплоемкость |
Большая площадь поверхности работает с раковинами для охлаждения 100W + чипов. |
| Высокая плотность штифтов |
Поддерживает сложные чипы, которые нуждаются в сотнях соединений сигнал/энергия. |
| Минусы |
Подробная информация |
| Большие размеры |
40мм ПГА-пакет занимает в 4 раза больше места, чем БГА с таким же количеством штифтов. |
| Высокая стоимость |
ПГА-сокеты добавляют 5$20$ на ПХБ (против прямой сварки для БГА). |
| Ручная сборка |
Включения требуют тщательного выравнивания, что замедляет производство. |
| Не для мини устройств |
Слишком громоздкий для смартфонов, носимых устройств или датчиков IoT. |
4. LCC (бессвинцовый чип-носитель)
Обзор
LCC представляет собой бессвинцовый тип упаковки с металлическими подкладками (вместо булавок) на краях или нижней части плоского квадратного корпуса.приложения в суровой среде, где долговечность и экономия пространства имеют решающее значениеLCC использует керамические или пластиковые корпуса для защиты чипа от влаги, пыли и вибраций.
Основные особенности
a.Проектирование без свинца: устраняет изгиб штифтов (обычная точка отказа в свинцовых упаковках).
b.Плоский профиль: толщина 1mm3mm (идеально подходит для тонких устройств, таких как умные часы).
c.Герметическая герметика: варианты LCC из керамики герметичны, защищают чипы в аэрокосмических или медицинских устройствах.
d.Хорошая теплопередача: плоское тело находится непосредственно на ПКБ, передавая тепло на 30% быстрее, чем свинцовые упаковки.
Заявления
LCC превосходит в требовательных условиях:
a.Аэрокосмическая и оборонная промышленность: спутники, радиолокационные системы и военные радиостанции (устойчивы к экстремальным температурам: от -55°C до 125°C).
b. Медицинское: имплантируемые устройства (например, кардиостимуляторы) и портативные ультразвуковые инструменты (герметическая уплотнение предотвращает повреждение жидкостью).
c.Промышленное: датчики IoT на заводах (отражают вибрации и пыль).
d.Связь: радиочастотные приемники для базовых станций 5G (низкая потеря сигнала).
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Экономия пространства |
20-30% меньше, чем свинцовые упаковки (например, LCC против QFP). |
| Прочный |
Не нужно изгибать булавки, идеально подходит для высоких вибраций (например, автомобильных двигателей). |
| Герметические варианты |
Керамические LCC защищают чипы от влаги (критически важно для медицинских имплантатов). |
| Высокочастотная производительность |
Короткие подключения снижают потерю сигнала в радиочастотных устройствах.
|
| Минусы |
Подробная информация |
| Сложная проверка |
Подкладки под упаковкой требуют рентгеновских снимков для проверки сварных соединений. |
| Сложное сварка |
Необходимы точные печи, чтобы избежать холодных соединений. |
| Дорого |
Цена керамических LCC в 2×3 раза выше, чем пластмассовых альтернатив (например, QFN). |
| Не для ручной сборки |
Подшипники слишком малы (0,2 мм ≈ 0,5 мм) для ручной паяния. |
5. BGA (Ball Grid Array)
Обзор
BGA представляет собой поверхностно-установленный пакет с крошечными запорными шарами (0,3 мм ≈ 0,8 мм), расположенными в сетке на нижней части чипа.ноутбуки) потому что он упаковывает сотни соединений в небольшом пространствеСварные шарики BGA также улучшают теплораспределение и целостность сигнала.
Основные особенности
a.Высокая плотность пин: поддерживает 100 ‰ 2 000 + пин (например, SoC смартфона использует 500-пинную BGA).
b. Самосвязывание: Сплавные шарики тают и тянут чип на место во время повторного потока, уменьшая ошибки сборки.
c. Отличная тепловая производительность: сварные шарики передают тепло на печатную плату, снижая тепловое сопротивление на 40~60% по сравнению с QFP.
d. Низкая потеря сигнала: короткие пути между шариками и следами ПКБ минимизируют паразитическую индуктивность (идеально подходит для данных с частотой 10 Gbps +).
Заявления
BGA доминирует в высокотехнологичных устройствах:
a.Потребительская электроника: смартфоны (например, чипы Apple A-серии), планшеты и носимые устройства.
b.Вычисления: процессоры ноутбуков, контроллеры SSD и FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays).
c. Медицинское: портативные МРТ-машины и ДНК-секвенсоры (высокая надежность).
d.Автомобильные: процессоры ADAS и SoC информационно-развлекательных систем (работают при высоких температурах).
Данные о рынке и производительности
| Метрический |
Подробная информация |
| Размер рынка |
Ожидается, что к 2024 году он достигнет $1,29 млрд., а до 2034 года будет расти на 3,2−3,8% ежегодно. |
| Доминирующий вариант |
Пластмассовые BGA (73,6% рынка 2024 года) |
| Тепловое сопротивление |
Соединение с воздухом (θJA) до 15°C/W (против 30°C/W для QFP). |
| Целостность сигнала |
Паразитарная индуктивность 0,5−2,0 нГ (70−80% ниже, чем у свинцовых упаковок). |
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Компактный размер |
15 мм BGA вмещает 500 булавок (против 30 мм QFP для того же количества). |
| Надежные соединения |
Сплавные шарики образуют прочные соединения, которые сопротивляются тепловому циклированию (1000+ циклов). |
| Высокая теплоотдача |
Сплавные шарики действуют как теплопроводники, сохраняя 100W+ чипы холодными. |
| Автоматическая сборка |
Работает с линиями SMT для массового производства. |
| Минусы |
Подробная информация |
| Трудность ремонта |
Сплавные шарики под упаковкой требуют переработки станций (стоимость 10 000 $ 50 000 $). |
| Необходимость инспекции |
Рентгеновские аппараты необходимы для проверки на наличие пустоты или мостов в сварке. |
| Сложность проектирования |
Необходимо тщательное расположение ПКБ (например, тепловые каналы под упаковкой), чтобы избежать перегрева. |
6. QFN (quad flat lead-free)
Обзор
QFN - это бессвинцовый, поверхностный пакет с квадратным / прямоугольным корпусом и металлическими подушками на дне (а иногда и краях).высокопроизводительные устройства, которые нуждаются в хорошем управлении теплом, благодаря большой тепловой подушке на дне, которая передает тепло непосредственно на ПКБ. QFN пользуется популярностью в автомобильных и IoT устройствах.
Основные особенности
a.Бесловинная конструкция: без выступающих булавок, уменьшая отпечаток на 25% по сравнению с QFP.
b.Термальная подушка: большая центральная подушка (50~70% площади упаковки) снижает тепловое сопротивление до 20~30°C/W.
c. Высокочастотные характеристики: короткие подключения снижают потерю сигнала (идеально подходит для Wi-Fi/Bluetooth модулей).
d.Низкая стоимость: пластиковые QFN дешевле, чем BGA или LCC (хорошие для устройств IoT большого объема).
Заявления
QFN широко используется в автомобильной промышленности и IoT:
| Сектор |
Использование |
| Автомобильная промышленность |
ЭКУ (впрыск топлива), системы ABS и датчики ADAS (устройства от -40°C до 150°C). |
| Интернет вещей/носящие устройства |
Процессоры умных часов, беспроводные модули (например, Bluetooth) и датчики фитнес-трекеров. |
| Медицинская помощь |
Переносные мониторы глюкозы и слуховые аппараты (небольшие размеры, низкая мощность). |
| Домашняя электроника |
Умные термостаты, светодиодные драйверы и Wi-Fi маршрутизаторы. |
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Небольшой след |
5 мм QFN заменяет 8 мм QFP, экономия места в носимых устройствах. |
| Отличная обработка тепла |
Тепловая подкладка рассеивает 2 раза больше тепла, чем свинцовые пакеты (критически важные для силовых интерфейсов). |
| Низкая стоимость |
$0,10$0,50 за компонент (против $0,50$2,00 для BGA). |
| Легкая сборка |
Работает со стандартными линиями SMT (не требуются специальные розетки). |
| Минусы |
Подробная информация |
| Скрытые сварные соединения |
Тепловой падеж требует рентгеновского осмотра, чтобы проверить пустоты. |
| Требуется точное расположение |
Неправильное выравнивание на 0,1 мм может вызвать шорты. |
| Не для высоких подсчетов |
Большинство QFNs имеют 12 ′′ 64 пин (недостаточно для сложных SoC). |
7. QFP (четвероплоский пакет)
Обзор
QFP - это упаковка для поверхностного монтажа с проводами с крыльями чайки (сгибающимися наружу) со всех четырех сторон плоского, квадратного / прямоугольного корпуса.сбалансирование простоты инспекции с эффективностью использования пространстваQFP широко используется в микроконтроллерах и потребительской электронике.
Основные особенности
a.Видимые провода: провода крыльев чайки легко осматривать невооруженным глазом (не требуется рентгеновское изображение).
b. Умеренное количество пин: поддерживает 32 ‰ 200 пин (идеально подходит для микроконтроллеров, таких как Arduino ‰ ATmega328P).
c. Плоский профиль: толщина 1,5mm3mm (подходит для тонких устройств, таких как телевизоры).
d.Автоматическая сборка: проводки расположены на расстоянии 0,4 мм ≈ 0,8 мм друг от друга, совместимы со стандартными машинами SMT.
Заявления
QFP используется в устройствах средней сложности:
a. Потребитель: микроконтроллеры для телевизоров, процессоры для принтеров и аудиочипы (например, саундбары).
b.Автомобильные: информационно-развлекательные системы и модули управления климатом.
c.Промышленные: ПЛК (программируемые логические контроллеры) и сенсорные интерфейсы.
d. Медицинское: базовые мониторы для пациентов и измеряющие кровяное давление.
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Легкая проверка |
Свинца видны, что позволяет быстро проверить сварные соединения (экономят время испытаний). |
| Многофункциональное число штифтов |
Работает для чипов от простых микроконтроллеров (32 пин) до SoC среднего класса (200 пин). |
| Низкая стоимость |
Пластмассовые QFP дешевле, чем BGA или LCC ($ 0,20$ 1,00 за компонент). |
| Хорошо подходит для прототипов |
Свинцовые материалы могут быть сварены вручную с помощью железа тонкого конца (для небольших партий). |
| Минусы |
Подробная информация |
| Риск соединительного сцепления |
Мелкопроницаемые провода (0,4 мм) могут быть короткими, если паста сварки неправильно нанесена. |
| Повреждение свинцом |
Круги с крыльями чайки легко сгибаются при обращении (вызывают открытые цепи). |
| Большой отпечаток |
200-прикосновный QFP нуждается в 25 мм квадрат (против 15 мм для BGA с таким же количеством прикосновений). |
| Плохая обработка тепла |
Свинца переносят немного тепла и нуждаются в теплоотводах для чипов 5W+. |
8. TSOP (Тонкий малый обзорный пакет)
Обзор
TSOP представляет собой сверхтонкий поверхностный пакет с проводами с двух сторон, предназначенный для чипов памяти и тонких устройств.5мм1.2 мм, что делает его идеальным для ноутбуков, карт памяти и других продуктов с ограниченным пространством.
Основные особенности
a.Ультратонкий профиль: на 50% тоньше SOP (критически важен для карт PCMCIA или тонких ноутбуков).
b.Тяжелое расстояние между проводами: провода расположены на расстоянии 0,5 мм ≈ 0,8 мм, при этом в небольшой ширине имеет место высокое количество штифтов.
c. Дизайн поверхностного монтажа: не требуется просверления отверстий, экономия места на ПКБ.
d.Оптимизированная память: предназначена для SRAM, флэш-памяти и чипов E2PROM (часто используемых в устройствах хранения).
Заявления
TSOP в основном используется в памяти и хранилищах:
a.Вычисления: модули оперативной памяти для ноутбуков, контроллеры SSD и карты PCMCIA.
b. Потребитель: флеш-накопители USB, карты памяти (SD-карты) и MP3-плееры.
c. Телекоммуникации: модули памяти маршрутизатора и хранилища базовой станции 4G/5G.
d.Промышленные: регистраторы данных и память датчиков.
Плюсы и минусы
| Про |
Подробная информация |
| Тонкий дизайн |
Вписывается в устройства толщиной 1 мм (например, ультрабуки). |
| Высокое количество штифтов для ширины |
TSOP шириной 10 мм может иметь 48 пин (идеально подходит для чипов памяти). |
| Низкая стоимость |
$0,05$0,30 за компонент (дешевле, чем CSP для памяти). |
| Легкая сборка |
Работает со стандартными линиями SMT. |
| Минусы |
Подробная информация |
| Хрупкие провода |
Тонкие провода (0,1 мм) легко изгибаются при обращении. |
| Плохая обработка тепла |
Тонкий корпус упаковки не может рассеивать более 2 Вт (не для силовых чипов). |
| Ограниченная памятью |
Не предназначен для сложных SoC или высокомощных IC. |
9. CSP (пакет по масштабу чипов)
Обзор
CSP - самый маленький тип обычной упаковки, размер которого не превышает 1,2 раза размера самого чипа.что делает его идеальным для ультра-миниатюрных устройств, таких как умные часы, наушники и медицинские имплантаты.
Основные особенности
a.Ультра компактный размер: 3 мм CSP содержит 2,5 мм прокладки (против 5 мм SOP для той же прокладки).
Отправьте запрос непосредственно нам
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
