ic (مدار مجتمع) چیست؟

ic ها سنگ بنای الکترونیک در دنیای مدرن هستند؛ قلب تپنده و مغز فرمان‌دهنده اغلب مدارهای الکترونیکی. اما اگر می‌پرسید که منظور از آیسی کدام قطعات هستند؟ همان تراشه(چیپ)‌های کوچک مشکی رنگ که به وفور بر روی تمام بورد های الکترونیکی یافت می‌شوند و تنها در صورتی که یا دیوانه باشید یا در ساخت مدارها جادوگری بلد باشید ممکن است مداری بسازید و در آن حداقل از یک آیسی استفاده نکنید. با این اوصاف مهم است که در مورد این کوچک‌های پرکاربرد بیشتر بدانید؛ داخل آن‌ها چه خبر است و بیرون‌شان چگونه قابل استفاده است.

یک آیسی IC مجموعه‌ای از قطعات شناخته‌شده‌ی الکترونیکی مانند مقاومت، ترانزیستور، خازن و … است که همگی در یک تراشه کوچک جای داده شده‌ و به هم متصل‌اند تا در مجموع یک هدف مشترک را دنبال کنند. چه اهدافی؟ مثلا فرض کنید یک گیت منطقی، یک آپ امپ، یک تایمر 555 ، رگولاتور ولتاژ، کنترلر موتور، میکروکنترلر، میکروپروسسور، FPGA و … این لیست را می‎توان تا صبح فردا همین‌طور ادامه داد!

  • دنیای درون یک آیسی IC

وقتی به یک مدارمجتمع یا همان آیسی فکر می‌کنیم، اولین چیزی که به ذهن می‌رسد همان تراشه‌های کوچک با بسته‌بندی مشکی هستند. اما آیا از این‌که درون آن‌ها چه خبر است هم چیزی در ذهن داریم؟

زیرنویس عکس: محتویات داخلی یک آیسی بعد از برداشته شدن رویه‌ی سطحی آن

اما جان اصلی یک تراشه‌ی آیسی شبکه‌بندی‌ پیچیده‌ای تشکیل شده از ویفر‌های نیمه‌رسانا، اتصالات مسی و برخی موارد دیگر است که اتصالات میان ‌آن‌ها به نحوی ست که ترانزیستورها، مقاومت‌ها و سایر قطعات داخلی یک مدار را داشته باشیم. به چند لایه‌ی روی هم قرار گرفته و فرم داده شده از این ویفرها، دای(die) گفته می‌شود.

نمای بالا از دای در یک آی‌سی

حتما دارید به این فکر می‌کنید که خود آی‌سی‌ها که این‌ همه کوچک و باریک هستند پس این ویفرهای نیمه‌رسانا و اتصالاتشان چقدر باید ظریف باشند! بله دقیقا درست است، هم ویفرها به شکل خارق‌العاده‌ای باریک هستند و هم اتصالات مسی میان‌شان بشدت ظریف و پیچیده. تصویر زیر را ببینید که برشی با بزرگنمایی بالا از یک die است.

و در واقع دای‌ها چیزی نیستند به جز مدارهای الکترونیکی در فشرده ترین حالت ممکن. آنقدر فشرده و ظریف که نمی‌توان برای اتصال دادن بخش‌های مختلف این مدارها به مدارهای دیگر، بدون واسطه و از سیم‌های معمولی استفاده کرد. اما این تراشه ها که به تنهایی کاربردی ندارند و کاربرد آن‌ها در مدارها و در اتصال با سایر تراشه‌ها معنا پیدا می‌کند. پس چه باید کرد؟ پاسخ استفاده از پکیج هاست. در واقع بسته‌بندی‌ها یک نوع مبدل ارتباطی هستند که دسترسی به اتصالات ظریف و بعضا غیرقابل تشخیصِ درونی آی‌سی‌ها را ممکن و میسر می‌سازند. همان بسته‌بندی‌های مشکی رنگ و مرتبی که دارای پایه‌های قابل تشخیص و تفکیک هستند و بارها با آن‌ها کار کرده‌ایم.

انواع پکیج یا بسته بندی IC ‌ها

گفتیم که هدف پکیج ها اولا ممکن ساختن ارتباط خارجی با یک مدار مجتمع است و ثانیا محافظت از dieها در برابر آسیب‌‌های احتمالی. به این ترتیب هر اتصال خارجی که نیاز باشد به بخشی از مدار آی‌سی متصل شود، به پایه یا پین یا پد مربوط به آن بخش که از قبل در دیتاشیت مشخص می‌شود، اتصال می‌یابد. و منظور از پین‌ها همان پایه‌های فلزی نقره‌ای رنگی هستند که از پکیج بیرون آمده اند و قابل نصب در مدارها هستند. اهمیت پایه‌ها برای ما در این نکته نهفته است که واسط‌های ارتباطی با قسمت‌ها مختلف مدار درونی این بسته‌ی مشکی رنگ جذاب هستند. انواع مختلفی از پکیج‌ها وجود دارد که هریک ابعاد و ویژگی‌های مخصوص به خود را دارند، برخی بسته‌بندی‌ها به صورت SMD قابل استفاده هستند و برخی دیگر دارای پین‌های قابل اتصال‌اند.