PCB 设计师选择合适 IC 板的完整指南

介绍

您可能对 IC 板感兴趣,本文将努力解释 IC 板的详细信息、其功能、类型和用途。在本文中 PCB令牌 我们将讨论与这些板相关的所有规格。您将能够区分其部件、类型等等。

什么是 IC 板?它如何发挥作用?

这是一种独特的 PCB。其表面嵌入了电路元件。通常,该过程涉及将 IC 焊接到 PCB 和其他元件上,例如 电阻 电容器晶体管。这些组件通过走线相互连接,通过走线在组件之间建立信号路径。这种连接使电路板能够在其所包含的设备内执行多种功能。

集成电路板
集成电路板

常见 IC 零件

在了解了 IC 板到底是什么之后,让我试着详细描述一下它们的组成。在本部分中,我们将详细了解组成 IC 板的部件以及它们各自如何有助于提高板的性能。

陶瓷

陶瓷 零件在 IC 板中的应用非常广泛,尤其是 5 毫米及以上的设备。这有助于缩小和缩小产品体积,从而使其更轻,以确保工作效率。它还具有良好的导热性,因为它记录了较低的导热值,从而有助于组件的冷却。发现陶瓷纤维背面有一层薄薄的 PCBA 表面可以有效阻止热量通过。出于这些原因,陶瓷是提高能量性能和控制的良好材料。 PCB 的温度。

薄型微型金属罐

在空间有限的电路中,薄型微型金属罐是首选,可用作 IC 部件。然后,这些部件可以使用导线或细焊锡凸块连接到集成电路上,因此适用于所有形式的应用。非常适合电源 放大器、稳压器、DC-BC 转换器和振荡器,ML 系列具有低正向电压、高效率和长使用寿命的特点。由于尺寸小,因此易于节省设计空间,同时效率高。

SMD

这些是物理安装在 PCB 表面上的微小部件,不需要焊接。它们广泛应用于所有 数字电路,特别是在阐明许多电子产品中使用的逻辑和记忆程序方面。因此,使用 贴片 有助于减少空间和组装工作量,因为您不需要像处理其他常见部件那样钻孔。这有助于设计出小而有效的电路布局。SMD 在当今的电子产品中被广泛使用,因为它们能够将大多数电路部件紧密排列,从而使设备更小、更轻、更高效。

表面贴装器件
表面贴装器件

通孔组件

这些是您可能在 5 毫米及以上的小工具中遇到的较大元件。这些包括:电阻器、电容器、 二极管,晶体管。它通过 PCB 上的孔放置,以便电气连接电路。由于它们的尺寸,更容易手动调整和焊接,并且当设计提供足够的空间并且需要更牢固的连接时,可以使用它们。 通孔 当需要牢固的机械连接时,这些组件特别有用,因此它们可以在物理要求高的条件下使用。

通孔组件
通孔组件

BGA

当您需要最高的可靠性和性能(例如计算机和数字电视)时可以使用此功能。 BGA 尺寸从 25 到 500 微米不等,由于硅片和焊球之间的连接较短,因此性能速度快。这种设计减少了信号延迟并提高了整个网络的效率。BGA 的其他特点还包括引线长度短、引线间距大,因此非常适合用于高密度电路的高速 PCB 产品。

球栅阵列元件
球栅阵列元件

倒装芯片

这些是尺寸为 5 毫米及以上的小型 IC 元件,应用于各种设备,例如 数模转换 转换器、存储电路、微处理器和 微控制器. 与传统芯片不同,倒装芯片的放置方式是将芯片表面与 PCB 接触,而不是通过导线连接。这种方法可以实现更高的 I/O 密度,从而将更多的连接编码到更小的芯片尺寸中。

倒装芯片元件
倒装芯片元件

四方扁平封装

这些设备可用于智能手机和笔记本电脑。它具有“鸥翼”引线。这些引线从机身两侧伸出。与通过开口插入的部件不同, 方形扁平封装 直接安装在 PCB 表面上,因此插座的使用相对较少。根据引脚数,插座有多种类型。引脚数范围从 32 到 304。两个连续引脚之间的间距范围从 0 到 4 毫米。这种设计允许进行大量连接,同时保持紧凑灵活的外形尺寸。

四方扁平封装元件
四方扁平封装元件

陶瓷小封装

智能手机和电脑等设备每一寸都很宝贵,拥有许多组件仍然很重要。这些小尺寸容器的设计使其能够容纳零件,因此适合放置在狭窄的空间中。它们设计用于承受高温,并按照军用规格制造,因此即使在恶劣条件下,它们的性能也非常可靠。它们的设计采用互连和低辐射来减少信号 潜伏 并改善系统的功能。此外,它们还能保护组件免受外部因素的影响,确保其持久耐用。

陶瓷小封装元件
陶瓷小封装元件

薄型表面贴装器件

当今电子产品中,尤其是在空间非常宝贵的情况下,绕线功率电感器的位置是其中之一。这些设备有多种设计;开放式框架或屏蔽式,这使得设备适用于不同的应用。它们的主要用途是作为能量储存器和选择器,这对于保持电路的性能和稳定性非常重要。低调 SMD 非常适合应用于相对便宜的 CCM 商业和 消费类电子产品。它们可以轻松安装到各种电路板上,而且尽管它们具有多种功能,却不占用空间,这是现代电子产品的一个关键因素。

IC 板安装的不同方式

现在让我们深入研究安装 IC 板的各种方法。掌握这些安装方法是创建可靠且有效的 PCB 电子产品所必需的。

通孔

将 IC 板固定到 PCB 上的一种方法是将其引线放入内部涂有金属的孔中。这种方法最好用于需要在某些部件上建立非常牢固的连接的地方,这样可能比组装时更容易操作。这种方法的另一个优点是组件之间的间距便于手工焊接。应用这种技术可以最大限度地减少在引脚之间建立短路或桥接的可能性,而这种情况通常发生在小型且紧密放置的组件(如 IC 板)上。它还有助于减少在安装电路板并将其连接到电路板后必须修复某些问题并进行更正的频率 电源。

通孔
通孔

表面贴装

将集成电路 IC 板固定到 PCB 表面的最常用技术之一。在这种方法中,将组件放置在电路板的特定位置,然后通过焊料回流方法互连。这种通常被描述为安装的技术有许多好处。更重要的是, SMT 由于其组件平铺安装在电路板上,因此可以实现印刷电路板的相当紧凑的布局。这除了节省空间外,还可以提高组件的封装密度。此外,回流焊工艺使给定组件和 PCB 之间的连接非常出色且高度可靠。表面贴装技术的另一个优点是装配线方面的有效性,因为如果需要增加大规模生产,它可以轻松释放空间。

表面贴装
表面贴装

球栅阵列

BGA 焊接的一个关键特征是 IC 板上有焊球,焊球尺寸很小,位于元件下方。焊接时,这些焊球会熔化,提供电流传输方式。它有助于表面在熔化焊料时将元件保持在印刷电路板 (PCB) 的正确位置。焊膏不仅可以固定元件,还可以将其粘在适当的位置,当焊料冷却并凝固时,它会为元件提供支撑。为了实现准确性,此过程需要非常注意处理方式。通常, BGA 焊接是通过一些系统完成的,例如回流焊炉,这些系统由计算机控制,以确保良好的焊接所需的温度。

球栅阵列
球栅阵列

小尺寸集成电路(SOIC)

与传统 IC 板相比,外形更加纤薄。据说它们比传统尺寸的 IC 板小 30-50%,薄 70%。还可以找到引脚数与 DIP 相同的 SOIC,这样可以轻松地用一个替换另一个而不会影响电路。SOIC 可让您有效利用电路板空间,节省空间,这对于小型电子仪器非常重要。它们执行较大封装可以执行的功能,但它们比较大的封装更小。

小尺寸集成电路
小尺寸集成电路

塑料引线芯片载体(PLCC)

它由一个形状合适的芯片封装组成,并具有弯曲在外围的“J”形引线。这些“J”形引线与我们在 SOIC 等封装中看到的鸥翼形引线不同,因为它们占用的 PCB 更少。PLCC 的主要优势在于它们最适合在电路板空间较小时使用。这些被称为“J”形引线,它们有助于设计牢固的连接,同时占用较少的空间。这一特点不仅使 PLCC 的安装工作变得简单,而且对 PCB 板的有序排列也大有裨益。使用 PLCC 对您的组装过程非常有帮助,因为“J”形引线有助于对准,并减少了焊接过程中常见的错误可能性。

塑料引线芯片载体
塑料引线芯片载体

IC板的应用

IC 板在每个简单设备或复杂系统的功能中都发挥着重要作用。这是发行资本板的一般用途,如下所示:

  • 工业 自动化
  • 工业控制系统
  • 医疗行业 设备
  • 机械系统
  • 真空系统应用
  • 测试设备
  • 电气设备控制
IC板的应用
IC板的应用

IC板安装流程

了解如何以正确的方式安装 IC 板非常重要,这样电子设备才能正常运行。它涉及每个阶段的良好规划、试验和有效实施,以避免在 IC 和 PCB 之间连接时出现错误。

第 1 步:准备安装

确保 主机板 未以任何方式连接,所有部件均未通电。 翻边对于运输过程中保护产品非常重要。 根据芯片上的凹槽或标记在电路板上找到您要查找的部件,以确保以正确的方式插入 IC。

第 2 步:使用正确的工具

为了获得良好的连接,请确保使用高精度烙铁并使用正确的焊接材料。对于 IC 板安装座等小部件,请使用镊子,而对于拔出 IC 的情况,可以使用 IC 拔出器。执行 万用表测试 连接时。务必佩戴眼镜和防静电腕带等保护装置。

步骤 3:小心处理组件

处理 IC 和 PCB 板时,请务必小心,因为它们很脆弱。微量的杂质很容易折断或扭曲 IC 引脚,进而影响电路板的性能。不要做出快速而突然的动作,并确保工作场所整洁,以减少发生事故的可能性。

步骤 4:保持隐形眼镜清洁

执行第 4 步时,请确保 IC 板是干净的。由于即使少量的灰尘或油也会影响电路板和 IC 控制的设备,因此请穿戴个人防护装备以保护电路板免受污染。

步骤5:管理焊接技术

要取出焊接的 IC,必须加热焊点,然后借助 拆焊 泵或借助吸锡线。对于插座式 IC,请使用镊子;对于表面贴装 IC,请使用 IC 提取器。处理时,请确保不要弯曲引脚,这也适用于焊盘,不要对主板施加力,不要刮伤主板。

步骤6:安装过程中保护IC

安装 IC 板时,应非常小心,以免损坏电路板,避免焊桥导致第六步中的短路。建议使用尖头烙铁并以高精度进行焊接。如果出现焊桥,建议使用吸锡线并去除多余的焊料并解决问题。

步骤 7:安装后测试

首先,打开和关闭电源,并使用万用表检查 IC 板。第一个 IC 板必须焊接到电路板上的接地平面,第二个 IC 板必须焊接到电源。打开电源并检查电压读数。如果不准确,则应查找可能包括松动或错误连接或焊接的问题。


在 PCB 上安装 IC 板的好处

将 IC 板放置在 PCB 上有许多重要的好处。这些好处包括增强电子设备的功能和效率。所有这些因素对于开发新技术以及削减开支都很重要。

  • 微型化 – 可以创造出当今智能手表等电子产品世界所需要的更小、更紧凑的设计。
  • 简化电子设计 – 由于将多种功能集成到一个元件中,电路设计变得更加容易。
  • 广泛的应用/用途 – 它具有广泛的应用范围,包括 消费类电子产品、工业设备等
  • IC价格实惠 – 由于IC的大规模生产,IC的成本降低,并且应将其纳入PCB中。
PCB 上的 IC 板
PCB 上的 IC 板

IC板制造流程

集成电路板的工艺始于硅晶圆作为基础。首先,在晶圆上涂一层薄膜,这层薄膜随后将决定集成电路中晶体管和其他元件的布线。薄膜固定后,晶圆上涂上一种称为抗蚀剂的材料。该涂层可作为薄膜各部分的屏障,同时允许特定区域暴露在光线下。由于抗蚀剂的敏感性,暴露在光线下的区域将发生改变,从而在晶圆上形成图案。涂上抗蚀剂后,晶圆将经过蚀刻程序,以消除薄膜的某些部分,留下电路功能所需的设计。

选择合适的IC板

正如有人指出的那样,无论是新产品的形成还是现有产品的增强,选择正确的 IC 板通常对增强产品性能以及增加产品可执行的功能数量起着至关重要的作用。现在我们将了解选择 IC 板时需要考虑的重要方面。

  • 可编程电源 – 您必须确保您选择的 IC 板与 PCB 电源完美匹配,这样您才不会受到影响。
  • 速度 – 验证 IC 板的速度是否与您的应用程序处理的速度相同。
  • 准确性 – 确认您的 IC 板准确且在任何情况下均不会出现故障。
  • 份量 – 考虑 IC 板和 PCB 的尺寸,并根据微型电子产品的需求将其缩小。
  • 费用 – 确认设计昂贵的 IC 所需要的东西或低成本 IC 板所提供的东西是否是您能承受的。
适用IC板
适用IC板

常见IC板的损坏类型及避免方法

现在,在本文的这一部分中,我们将研究影响 IC 板的最常见损害类型,例如:

电气损坏

处理 IC 板时应注意的一件事是,处理电力时应非常小心。 静电 电压可能同时达到约 20000 伏特,大多数集成电路可能设计为在 3V、3V 或 5V 的电压水平下工作。这些电路非常敏感,即使电压稍微升高也会损坏电路板,例如在电路板上打孔。为了保护您的设备,建议您使用电阻器或 压敏电阻 这将有助于在静电对任何物体造成损害之前将其消除。

物理伤害

在使用 IC 板时,显然应确保这些板不会受到任何损坏,以便它们能够有效工作。鉴定 IC 板的第一步是 集成电路封装 是检查 IC 封装表面是否有裂纹或碎片。这意味着,如果设备经常发热,或者您看到烧焦痕迹或某种变色,那么这显然是过热的迹象。此外,避免使用任何看起来有某种扭曲或弯曲的产品,因为它们可能已损坏。另一件值得关注的事情是腐蚀,即引脚上形成锈蚀或氧化迹象,这可能导致暴露在潮湿环境中。检查引脚是否有弯曲或断裂,这可能会妨碍两个节点的连接。

IC 板的常见损坏
IC 板的常见损坏

IC 与 PCB 有何区别?

现在您了解了 IC,您必须考虑到 IC 板与 PCB 板不同。我们将在这里进一步解释:

布局因素

IC 板的生产涉及在一小块硅片上蚀刻一些图案。该芯片是许多设备的核心,其中包含复杂的部件阵列,这些部件协同工作以提供功能。PCB 与安装此类电路和其他组件的物理板有关。它是一种连接手段,通过它与集成电路等组件进行连接。当 IC 安装在 PCB 上时,它会在为芯片提供支持的过程中焊接到板上。它不仅支持 IC,还提供通道。信号可以从 IC 和其他组件传递到这里。

损坏与更换

解决 PCB 上诸如连接松动之类的问题通常只需简单的修理即可。您可能只需要焊接接头或修补损坏的走线。但是,当多个组件受到影响或问题太复杂而无法确定时,更换整个 PCB 可能是解决方案。如果 PCB 在系统中起着关键作用并且损坏严重,则尤其如此。对于 IC,方法略有不同。检查输入和输出端子的信号。如果没有检测到信号,还要验证是否存在控制信号(如时钟信号)。如果这些信号存在但 IC 仍然无法正常工作,则很可能是 IC 本身有故障。与 PCB 不同,IC 不易修复。在这种情况下,您需要完全更换 IC,而不是尝试修复它。

IC板和PCB
IC板和PCB

IC 板常见问题解答

您几乎了解了 IC 板的所有基本知识,但您可能仍有疑问:

什么是IC测试板?

该测试在 IC 和测试头之间进行,测试头又与自动测试设备相连。IC 测试板还通过使 IC 处于实际条件下来检查 IC 的功能。它有助于识别与内部控制有关的问题。这些问题很可能源于测试、设计或制造阶段。在使用 IC 测试板时,应始终考虑以下测量标准。

手机里的IC板是什么?

一部手机内嵌有多个 IC,用于各种用途。位于 CPU 旁边的闪存 IC 存储了其运行所需的软件和数据。位于 R22 附近的充电 IC 以非常高效和安全的方式处理电池充电,因为它由控制任务和协调的逻辑 IC 控制。

IC测试板
IC测试板

总结

总之,本文探讨了 IC 板的各个方面。包括它们的功能以及可能影响它们的损害类型。我们还讨论了 IC 和 PCB 之间的区别。此外,我们还讨论了 IC 测试板及其在识别电路中出现的问题方面的作用,并分享了有关这些重要部件的维护和维修的有用技巧。

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