Где применяются керамические интегральные схемы Crystal

Керамические и металлокерамические интегральные схемы отличаются от обычных пластмассовых не кристаллом, а корпусом: кристалл помещён в керамическое основание с металлизированными выводами и закрыт герметично спаянной или сваренной крышкой. Такой корпус не пропускает влагу, выдерживает перепады давления и температуры, сохраняет геометрию при вибрации и защищает кристалл от ионизирующего излучения. В линейке Crystal такие исполнения представлены корпусами CEDRIP на 8, 14, 16 и 20 выводов, CERSOP на 8, 14 и 16 выводов и корпусом CLCC.

Ниже — чем герметичный керамический корпус отличается от пластмассового, где он применяется, что проверяется в описании и что прислать для подбора. Общая номенклатура компонентов собрана в разделе микросхемы, микросхемы по производителям — в разделе микросхемы общего назначения.

Чем герметичный керамический корпус отличается от пластмассового

• Герметичность. Пластмассовый корпус влагопроницаем: влага постепенно проникает к кристаллу, и при пайке вскипает, повреждая структуру. Керамический корпус с паяной или сваренной крышкой герметичен, и срок хранения не ограничивается влагопоглощением.
• Температурный диапазон. Керамика и металл имеют близкие коэффициенты температурного расширения, поэтому соединение сохраняется в широком диапазоне и при многократных переходах через ноль.
• Теплоотвод. Теплопроводность керамического основания выше, чем у пластмассы, поэтому при той же рассеиваемой мощности температура кристалла ниже.
• Стойкость к давлению и вакууму. Пластмассовый корпус при перепадах давления работает за пределами расчётных условий, герметичный керамический — нет.
• Стойкость к излучению. Конструкция корпуса вместе с технологией кристалла обеспечивает защиту от альфа-, бета- и гамма-излучения — это заявленное свойство компонентов Crystal.
• Механическая прочность. Корпус не деформируется при вибрации и ударных нагрузках, выводы не теряют геометрию.
• Срок выпуска. Исполнения для ответственных применений держатся в производстве дольше, чем массовые пластмассовые аналоги, что важно для изделий с длинным жизненным циклом.

Чем различаются корпуса линейки

Выбор между монтажом в отверстия и поверхностным монтажом здесь решается не только плотностью платы: герметичный корпус с двумя рядами выводов проще в ремонте, планарный — компактнее. Логика, усилители и схемы управления питанием в герметичных исполнениях подбираются в разделах логические микросхемы и управление питанием.

Где применяются такие исполнения

• Авионика и бортовые системы. Условия работы — перепады давления и температуры, вибрация, ограниченное охлаждение. Герметичный корпус здесь обязателен.
• Космическая техника и ракетостроение. Основное требование — повышенная радиационная стойкость компонентов, которую обычное пластмассовое исполнение не обеспечивает.
• Промышленная автоматизация и машиностроение. Требование — помехоустойчивость силовой и управляющей электроники в условиях сильных электромагнитных помех и широкого температурного диапазона.
• Робототехника и мехатроника. Здесь ценится высокая плотность мощности, которая достигается применением карбида кремния и нитрида галлия вместе с трёхмерной упаковкой компонентов.
• Оборудование, работающее в агрессивной среде. Корпус защищает кристалл там, где герметизация на уровне платы или блока невозможна или ненадёжна.
• Изделия с длинным сроком службы. Там, где аппаратура выпускается и ремонтируется десятилетиями, важна и герметичность, и длительность выпуска позиции.

Что проверяется в описании

• Тип герметизации крышки — паяная, сваренная, клеёная. От этого зависит, сохраняется ли герметичность при циклировании температуры.
• Диапазон рабочих температур корпуса и диапазон температур хранения.
• Тепловое сопротивление от кристалла к корпусу и от корпуса к окружающей среде — по нему считается температура кристалла при заданной рассеиваемой мощности.
• Материал и покрытие выводов, совместимость с применяемым припоем и флюсом.
• Шаг выводов и допуски на их положение — для планарных исполнений это определяет требования к монтажу.
• Допустимые механические нагрузки: вибрация в заданном диапазоне частот, ударная нагрузка, усилие на вывод.
• Параметры стойкости к излучению, если применение этого требует, и условия, при которых они заявлены.
• Результаты контроля: наличие автоматической оптической инспекции и перечень испытаний, которыми подтверждены характеристики партии.

Производственная база включает более семидесяти профессиональных линий и тридцать испытательных лабораторий с автоматической оптической инспекцией — это то, чем подтверждается повторяемость характеристик от партии к партии.

Что учитывается при монтаже и закупке

• Герметичный корпус не требует сушки перед пайкой, в отличие от пластмассовых влагочувствительных исполнений. Это сокращает подготовку и исключает отказ из-за нарушенного режима хранения.
• Теплоотвод с керамического корпуса организуется через плату: под корпусом предусматриваются площадки и переходные отверстия.
• Корпуса с монтажом в отверстия требуют большей площади платы, но позволяют ремонт и замену компонента.
• Исполнение с контактами по периметру применяется там, где площадь платы ограничена, а компонент при обслуживании не меняется.
• Партия заказывается с запасом на технологические потери при монтаже и на ремонтный фонд изделия.
• Для изделий с длинным жизненным циклом фиксируется срок выпуска позиции и порядок уведомления о прекращении производства.
• Разъёмы и контакты в таких изделиях подбираются под те же условия, что и микросхемы, — позиции собраны в разделах разъёмы и соединители и контакты, наконечники, вставки.

Частые вопросы

Можно ли заменить керамическое исполнение пластмассовым, если условия нормальные? Можно, если в техническом задании нет требований по герметичности, радиационной стойкости и диапазону температур. Если такие требования есть, замена меняет характеристики изделия и согласуется с разработчиком.

Чем подтверждается радиационная стойкость? Результатами испытаний на конкретные виды и дозы излучения. Формулировка «повышенная стойкость» без протокола испытаний в техническое задание не переносится, поэтому перечень испытаний запрашивается вместе с описанием.

Нужен ли особый режим пайки? Режим определяется материалом покрытия выводов и конструкцией корпуса. Герметичные керамические исполнения не требуют предварительной сушки, но допустимое число циклов пайки и максимальная температура указываются в описании и соблюдаются.

Поставляются ли компоненты под конкретное техническое задание? Да, проектная работа предусмотрена: от формирования концепции и разработки до испытаний и послепродажного обслуживания, включая модернизацию и замену компонентов в ходе жизненного цикла изделия.

Что прислать для подбора? Функцию компонента и требуемые электрические параметры, диапазон рабочих температур, требования по герметичности и стойкости к излучению, допустимый габарит и тип монтажа, число выводов, объём партии и срок, на который нужна поставка.

Что мы делаем

Подбираем исполнение корпуса под условия работы изделия, сверяем требования технического задания с заявленными характеристиками и перечнем испытаний, считаем тепловой режим кристалла по рассеиваемой мощности, комплектуем плату разъёмами и панельками под те же условия, организуем проектную работу с разработкой компонента под задачу. Позиции — в разделах микросхемы, микросхемы общего назначения, усилители и компараторы и управление питанием.

Пришлите функцию компонента и условия работы изделия на micro@tkasiatorg.ru — подберём исполнение корпуса, запросим протоколы испытаний и назовём сроки поставки.