Чому кришки роз'єднання не вбудовані в пакет IC або IC?

Заголовок, мабуть, досить хороший, але я завжди цікавився, чому кришки для розв’язки не вбудовані в чіп чи принаймні в упаковку ІС?

Інтеграція конденсаторів на мікросхемі коштує дорого (їм потрібно багато місця) і не дуже ефективно (ви обмежені надзвичайно маленькими конденсаторами).
Упаковка також не пропонує приміщення, конденсатор не заважає скріпленню.

редагувати
мініатюризацію пакетів IC керується ринком мобільних телефонів (сотні мегаджерев на рік, якщо не gigadevice). Ми завжди хочемо менші пакети, як за площею, так і за висотою. Просто відкрийте свій мобільний телефон, щоб побачити, у чому проблема. (Мій телефон товщиною 1 см, який включає верхній і нижній корпус корпусу, дисплей, батарею товщиною 5 мм, а між цим є плата із компонентами.) Ви можете знайти пакети BGA менше ніж мм ( цей пакет SRAM становить 0,55 мм (!)). Це менше, ніж висота конденсатора для роз'єднання 0402 100 нФ.
Також типовим для SRAM є те, що розмір пакету не є стандартним. Ви знаходите 8 мм * 6 мм, але також 9 мм * 6 мм. Це тому, що упаковка підходить до матриці якомога ближче. Тільки штамповий плюс з кожного боку часткою мм для склеювання. (BTW, штампи BGA скріплені на інтегрованій друкованій платі, яка спрямовує сигнали від країв до кульової сітки.)
Це надзвичайний приклад, але інші пакети, такі як TQFP, не залишають значно більше місця.

Набагато дешевше підібрати та розмістити конденсатор на друкованій платі; ви все одно робите це для інших компонентів.

$\epsilon_r$

Матеріали, використовувані в мікросхемах, оптимізовані для напівпровідників, а не для речей, необхідних в конденсаторах (тобто надзвичайно високих діелектричних константах). І навіть якби вони були, на мікросхемі конденсаторів все одно було б зайнято багато місця, що зробить мікросхеми дуже дорогими. Відносно велика площа конденсатора на мікросхемі повинна пройти всі складні кроки процесу, необхідні для оригінальної функціональності чіпа. Отже, єдиними конденсаторами, побудованими на структурі мікросхеми, є ті, які в будь-якому випадку можуть бути дуже маленькими, або ті, які потрібно обрізати дуже точно, до чого призначений ІС, наприклад, конденсатори перерозподілу заряду з аналоговим набором послідовного наближення. -цифровий перетворювач, який потрібно навіть обрізати, поки мікросхема ще виробляється.

Для таких речей, як роз'єднання рейок живлення мікросхеми або буферизація його опорного вузла, де точне значення конденсатора не має великого значення, але там, де потрібен високий C * V продукт, краще розмістити кілька конденсаторів поруч із ІС. Вони можуть бути виготовлені з електролітичного або керамічного матеріалу, обробленого для великої ємності * напруги невеликого обсягу, та виготовлені в ідеальному для цих вимог процесі.

Тоді, звичайно, є кілька гібридних методів упаковки, де керамічні конденсатори розміщуються на одному пакеті з ІМС, але це винятки, коли або довжина роз'ємів від штампу через стандартний пакет ІС та розетка до кришки плата вже буде занадто довгою і мати надто велику індуктивність, або там, де виробник ІС не хоче покладатися на розробників плати, щоб насправді читати їхні описи та примітки про те, де потрібно розміщувати кришки, щоб ІС міг відповідати своїм технічні характеристики.

Раніше були розетки ІС з вбудованими конденсаторами роз'єднання. Не бачив їх років, тхо

Якщо питання полягає в тому, чому роз'єднувальні ковпачки не інкапсульовані разом із штампом в упаковці, я б сказав, що головна причина - економія - у більшості випадків не так багато приріст продуктивності, щоб вивести конденсатор на борт (замість цього наявності його на друкованій платі) - тож додаткові витрати (на розробку процесів, тестування та вартість товару) не приносять користі споживачеві і просто збільшують вартість пристрою.

Існуючі процеси упаковки повинні бути змінені, щоб вони також відповідали чіпу в упаковці. Це додало б значних витрат на нову або модифікацію існуючого інструментарію (машини, форми, обладнання для огляду та ввімкнення) --- просто для додавання цього додаткового конденсатора.

Що стосується розміщення конденсаторів безпосередньо на матриці, то цей простір цінніший як транзистори, ніж як конденсатори. Знову ж таки, що стосується ємності, вам краще з нею в упаковці основного штампу.