ทำไมไม่แยกแคปชั่นที่รวมอยู่ในแพ็คเกจ IC หรือ IC

48

ชื่ออาจจะดีพอ แต่ฉันสงสัยอยู่เสมอว่าทำไมการแยกแคปชั่นไม่ได้สร้างไว้ในชิปหรืออย่างน้อยบรรจุภัณฑ์ IC?

decoupling-capacitor decoupling

2

บางครั้งพวกเขาเป็น! ฉันเห็นพีซีซีพียูกับพวกเขาแล้ว มันแพงเกินไปสำหรับอุปกรณ์ธรรมดาและจะทำให้มันใหญ่เกินไป

— Leon Heller

ตามที่ผู้คนพูดถึงคุณจะได้แคปติดตั้งในซ็อกเก็ต ฉันพบสิ่งเหล่านี้ในRSผู้จำหน่ายรายอื่นอาจขายได้เช่นกัน แม้ว่าพวกเขาจะมีราคาแพงกว่าเพียงแค่ซ็อกเก็ตมาตรฐาน ฉันรู้สึกว่าค่าใช้จ่ายอาจไม่คุ้มกับอุตสาหกรรมเมื่อเทียบกับการซื้อซ็อกเก็ตและแคปแยกกัน

— คณบดี

3

@ ลีออง: นั่นอาจจะเป็นคำตอบที่แทนการแสดงความคิดเห็น :)

— endolith

1

@endolith - มันเป็นคำตอบ! อย่าทำให้มันยากเกินไปสำหรับลีออน :-)

— stevenvh

37

การรวมตัวเก็บประจุบนชิปมีราคาแพง (ต้องใช้พื้นที่มาก) และไม่ได้มีประสิทธิภาพมาก (คุณ จำกัด ตัวเก็บประจุขนาดเล็กมาก ๆ )
บรรจุภัณฑ์ไม่ได้ให้ห้องทั้งตัวเก็บประจุจะอยู่ในลักษณะของพันธะ

แก้ไข
แพคเกจ IC ย่อส่วนขับเคลื่อนโดยตลาดโทรศัพท์มือถือ (หลายร้อย megadevices ต่อปีหากไม่ใช่ gigadevice) เราต้องการแพ็คเกจที่เล็กกว่าทั้งในพื้นที่และในที่สูง เพียงแค่เปิดโทรศัพท์มือถือของคุณเพื่อดูว่าปัญหาคืออะไร (โทรศัพท์ของฉันบาง 1 ซม. ซึ่งรวมถึงตัวเรือนด้านบนและด้านล่างจอแสดงผลแบตเตอรี่หนา 5 มม. และระหว่างนั้นมี PCB พร้อมส่วนประกอบ) คุณสามารถค้นหาแพ็คเกจ BGA ได้น้อยกว่ามิลลิเมตรสูง ( ชุด SRAM นี้คือ 0.55 มิลลิเมตร (!)) นั่นคือน้อยกว่าความสูงของตัวเก็บประจุ decoupling 0402 100 nF
SRAM ทั่วไปยังมีขนาดแพ็คเกจที่ไม่ได้เป็นมาตรฐาน คุณพบว่า 8 มม. * 6 มม. แต่ยังมี 9 มม. * 6 มม. นั่นเป็นเพราะแพคเกจที่เหมาะกับคนตายที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพียงแค่ความตายบวกกับแต่ละด้านเศษเสี้ยวหนึ่งมิลลิเมตรสำหรับพันธะ (BTW, BGA die ถูกผูกมัดบน PCB แบบบูรณาการซึ่งส่งสัญญาณจากขอบไปที่กริดบอล)
นี่เป็นตัวอย่างที่รุนแรง แต่แพ็คเกจอื่น ๆ เช่น TQFP ไม่ได้ออกจากห้องมาก

นอกจากนี้ยังถูกกว่ามากในการเลือกและวางตัวเก็บประจุบน PCB คุณกำลังทำสิ่งนี้อยู่แล้วสำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ

— stevenvh
แหล่งที่มา

มันคงจะดีถ้ามีการอ้างอิงบางอย่าง แต่ก็ไม่จำเป็น

— Kortuk

เป็นไปได้ไหมที่แพคเกจชิปบางตัวจะมีพื้นที่เว้าขึ้นรูปที่ด้านล่างของแพ็คเกจที่สามารถวางตัวเก็บประจุบนบอร์ดได้ ไม่สามารถใช้งานได้กับชิปที่บรรจุภัณฑ์และแม่พิมพ์มีขนาดใกล้เคียงกัน แต่ในแผงวงจรรวมที่มีบรรจุภัณฑ์จำนวนมากนั้นช่องใส่ไดรฟ์เป็นส่วนเล็ก ๆ ของบรรจุภัณฑ์

— supercat

@Kortuk - โดยทั่วไปแล้ว Kortuk ต้องการอีกมากเสมอ! :-) สิ่งที่ผู้ผลิตไม่ได้จัดทำงบทำไมพวกเขาไม่รวมตัวเก็บประจุ decoupling; สำหรับพวกเขามันชัดเจน

— stevenvh

ฉันขอโทษ แต่ฉันไม่ซื้อ "มันชัดเจน ... " เพราะฉันคิดว่านั่นเป็นมุมมองที่แคบที่ไม่ได้ดูภาพรวม ฉันเห็นด้วยเกี่ยวกับความกังวลเกี่ยวกับโทรศัพท์มือถือและบรรจุภัณฑ์ซึ่งอาจเป็นจริง สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าวัสดุที่มีความจุที่ต้องการสามารถออกแบบลงในบรรจุภัณฑ์และผูกมัดด้วยลวดยึด บางทีนั่นอาจไม่ชัดเจนหรืออาจไม่รู้มากขึ้น ไม่ต้องพูดถึงฉันคิดว่าพวกเขาต้องการพื้นที่บนบอร์ดมากกว่าที่รวมเข้าด้วยกัน แต่อย่างใด

— เคนนี

@ เคนนี่ - ฉันบอกว่ามันชัดเจนสำหรับผู้ผลิตไม่ใช่ว่ามันควรจะเป็นปุถุชนสำหรับเรา และเกี่ยวกับฝาครอบภายนอกที่ต้องการพื้นที่มากขึ้น: มันเป็นเรื่องจริงถ้าพวกเขาไม่จำเป็นต้องขยายบรรจุภัณฑ์ให้พอดีกับตัวเก็บประจุและเช่นเดียวกับที่ฉันอธิบายในตัวอย่างของ BGA ไม่มีที่ว่างสำหรับวาง 0402 อาจจะไม่แม้แต่ 0201 นอกจากนี้หลังจะไม่ไปที่ 100 nF (ฉันยังสงสัยว่าถ้าเครื่องพันธะไม่จำเป็นต้องมีพื้นผิวเรียบ.)

— stevenvh

22

$\epsilon_r$

วัสดุที่ใช้ในชิปนั้นเหมาะสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ไม่ใช่สำหรับสิ่งที่ต้องการในตัวเก็บประจุ (เช่นค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงมาก) และถึงแม้ว่าพวกเขาจะเป็นตัวเก็บประจุบนชิปจะยังคงใช้พื้นที่จำนวนมากทำให้ชิปมีราคาแพงมาก พื้นที่ที่ค่อนข้างใหญ่สำหรับตัวเก็บประจุบนชิปจะต้องผ่านขั้นตอนกระบวนการยุ่งยากทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานของชิปดั้งเดิม ดังนั้นตัวเก็บประจุเพียงชิ้นเดียวที่สร้างขึ้นบนโครงสร้างของชิปคือตัวที่สามารถมีขนาดเล็กมากหรือที่จำเป็นต้องถูกตัดแต่งอย่างแม่นยำให้ตรงกับสิ่งที่ IC ตั้งใจจะใช้เช่นตัวเก็บประจุการกระจายประจุของอะนาล็อก - ตัวแปลงดิจิตอลที่ต้องถูกตัดแต่งในขณะที่ชิปยังคงถูกผลิตอยู่

สำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่น decoupling ของรางอุปทานของชิปหรือบัฟเฟอร์โหนดอ้างอิงของมันซึ่งค่าที่แม่นยำของตัวเก็บประจุไม่สำคัญมากนัก แต่ในกรณีที่ต้องการผลิตภัณฑ์ C * V ที่มีค่าสูง ของวงจรรวม เหล่านี้สามารถทำจากวัสดุอิเล็กโทรไลต์หรือเซรามิกที่ถูกตัดแต่งสำหรับแรงดันไฟฟ้าประจุ * จำนวนมากในปริมาตรเล็กน้อยและประดิษฐ์ในกระบวนการที่เหมาะสำหรับความต้องการเหล่านี้

แน่นอนว่ามีเทคนิคการบรรจุแบบผสมที่ตัวเก็บประจุเซรามิกวางอยู่บนหรือบรรจุภัณฑ์เดียวกันกับ IC แต่สิ่งเหล่านี้เป็นข้อยกเว้นที่ความยาวของตัวเชื่อมต่อจากแม่พิมพ์ผ่านแพคเกจ IC และซ็อกเก็ตไปยังฝาบน บอร์ดอาจยาวเกินไปและมีการเหนี่ยวนำมากเกินไปหรือในกรณีที่ผู้ผลิต IC ไม่ต้องการพึ่งพานักออกแบบบอร์ดเพื่ออ่านแผ่นข้อมูลและบันทึกการใช้งานจริงเกี่ยวกับตำแหน่งที่ต้องวางแคปเพื่อให้ IC สามารถตอบสนอง รายละเอียด

— zebonaut
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับข้อมูลนั้นมีประโยชน์มาก จริง ๆ แล้วฉันคิดว่ามันเป็นแพคเกจรวมอยู่ในย่อหน้าสุดท้ายของคุณ ดูเหมือนว่าเฟรมนำผู้ขายขออภัยถ้ามันลงวันที่มันสามารถในการออกแบบ อาจจะมีบางอย่างเกี่ยวกับกระบวนการนั้นหรือค่าใช้จ่ายในการทำมันเป็นเพราะอะไร?

— เคนนี

AFAIK ตัวเก็บประจุจะถูกบัดกรีในแพคเกจไฮบริดและแพคเกจไฮบริดมักจะมีวัสดุบอร์ดบางประเภทไม่ว่าจะเป็นเซรามิกหรือคล้ายกับ FR4 (แต่มีลักษณะการขยายความร้อนที่ตรงกับซิลิคอนดีกว่า) ด้วยความตายเพียงโครงร่างและหีบห่อที่อยู่รอบ ๆ นั่นมีพันธะเท่านั้นและไม่มีการบัดกรี ฉันไม่รู้ว่าสามารถผูกมัดหมวกได้จริงหรือไม่

— zebonaut

12

เคยเป็นซ็อคเก็ต IC ที่มีตัวเก็บประจุแยกตัวอยู่ภายในไม่เคยเห็นพวกมันมาหลายปีแล้ว

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

— ลินดอน
แหล่งที่มา

1

คุณสามารถให้ตัวอย่างหรือลิงค์ไปยังตัวอย่างของซ็อกเก็ต IC ตัวเก่าได้ไหม

— Jeff Atwood

2

คำถามเกี่ยวกับแคปภายใน IC (ตาย) หรือแพ็คเกจ IC นี่คือซ็อกเก็ต IC ไม่ใช่แพ็คเกจ ซ็อกเก็ตเหล่านี้อาจถูกคิดค้นเพื่อประหยัดพื้นที่บน PCB ในขณะที่ SMT ยังไม่เป็นมาตรฐานและพวกมันถูก จำกัด เฉพาะแพ็คเกจตรรกะทั่วไปที่ GND อยู่บนพิน (# total_pins / 2) และ VCC อยู่บนพิน (#total_pins)

— zebonaut

1

@Jeff - ฉันเพิ่มภาพในคำตอบของ lyndon เหตุผลที่คุณไม่เห็นสิ่งเหล่านั้นอีกต่อไปก็คือมันใช้กับการปักเฉพาะเช่น Vcc บนพิน 20, gnd บนพิน 10 โดยปกติแล้วการสร้างแบบ LSTTL และ HCMOS การวางพินพาวเวอร์แบบนี้เป็นความคิดที่บ้าคลั่งที่เริ่มต้นด้วยและมันก็ไม่ได้ทำอีกแล้ว ไอซีที่ทันสมัยสามารถมีพินพาวเวอร์ได้ทุกที่ แต่บ่อยครั้งที่พวกมันอยู่ใกล้กันมากขึ้น นอกจากนี้นี่คือ DIL! ใครจะใช้สิ่งนั้นอีกต่อไป :-)

— stevenvh

1

@stevenvh ฉันรู้ว่ามันเป็นเรื่องตลก แต่ ... เรายังคงใช้ DIL มาก! :( เมื่อออกแบบด้วยพลังงานสูงค่าใช้จ่ายที่ต่ำที่สุดของคู่ค้าแหล่งจ่ายไฟ EE ของฉันบอกฉันเพราะส่วนประกอบหลายอย่างจำเป็นต้องผ่านรูและดังนั้นจึงมีราคาแพงกว่าที่จะมีทั้งในบอร์ด fab

— kenny

1

ครั้งแรกที่ฉันเห็นสิ่งนี้ฉันคิดว่ามันเป็นเรื่องตลก Photoshop

— Joel B

6

หากคำถามคือสาเหตุที่ฝาครอบ decoupling ไม่ถูกห่อหุ้มพร้อมกับแม่พิมพ์ในบรรจุภัณฑ์ฉันจะบอกว่าเหตุผลหลักคือเศรษฐศาสตร์ - ในกรณีส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นไม่มากนักที่จะนำตัวเก็บประจุไว้บนบอร์ด (แทน การมีไว้บน PCB) ดังนั้นค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม (ในการพัฒนากระบวนการการทดสอบและต้นทุนของสินค้า) ไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ต่อผู้บริโภคและเพียงเพิ่มต้นทุนของอุปกรณ์

กระบวนการบรรจุภัณฑ์ที่มีอยู่จะต้องได้รับการแก้ไขเพื่อรองรับชิปในแพ็คเกจด้วย ที่จะเพิ่มค่าใช้จ่ายจำนวนมากสำหรับการปรับเปลี่ยนเครื่องมือใหม่ที่มีอยู่ (เครื่องจักรแม่พิมพ์อุปกรณ์ตรวจสอบและในและนอก) --- เพียงเพื่อเพิ่มตัวเก็บประจุพิเศษนั้น

สำหรับการวางตัวเก็บประจุลงบนแม่พิมพ์โดยตรงนั้นช่องว่างนั้นมีค่ามากกว่าทรานซิสเตอร์มากกว่าตัวเก็บประจุ อีกครั้งสำหรับความจุคุณดีกว่าด้วยนอกบรรจุภัณฑ์แกนตาย

— Toybuilder
แหล่งที่มา

@ ไม่ว่าจะลงคะแนนใด - มันจะดีถ้าคุณแจ้งให้เราทราบว่าทำไมคุณถึงทำ อาจอนุญาตให้ @Toybuilder ปรับปรุงคำตอบของเขา

— stevenvh

3

ฉันไม่เห็นสิ่งใดที่นี่ซึ่งสมควรได้รับการลงคะแนนเสียง มันไม่ได้เป็นคำตอบที่ดีในการที่มันไม่ได้เพิ่มสิ่งใหม่ ๆ หรือมีรายละเอียดมากนัก แต่มันก็ไม่ผิดไม่เหมาะสมดูหมิ่นหรือชั่วร้าย ฉันเพิ่งให้คะแนนเดียวเพื่อนำกลับไปที่ 0 โดยปกติฉันจะไม่โหวตให้ แต่ฉันคิดว่าการลบในแง่ลบนั้นไม่ยุติธรรม

— Olin Lathrop