Flatpack

Ein Flatpack ist ein oberflächenmontiertes Gehäuse für integrierte Schaltkreise, bei dem die Anschlüsse flach in einer Ebene mit der Unterseite des Bauteilgehäuses liegen, anstatt nach unten hervorzustehen. Die Anschlüsse biegen sich typischerweise in rechten Winkeln von den Seiten des Gehäuses ab und erzeugen eine Lötfläche, die sich direkt auf Leiterplattenleiterbahnen durch Reflow-Löten verbinden lässt. Diese Geometrie unterscheidet Flatpacks von DIL-Gehäusen (Dual Inline Packages) und BGA-Gehäusen (Ball Grid Arrays) und ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts.

Flatpack-Anschlüsse sind normalerweise rechteckige Kupferlegierungsfahnen, die bei Standardversionen 0,050 Zoll (1,27 mm) voneinander entfernt sind, wobei es für dichtere Designs auch kleinere Raster gibt. Das Gehäuse selbst besteht typischerweise aus spritzgegossenem Kunststoff, mit dem Silizium-Chip im Inneren und internen Drahtbondverbindungen zwischen den Chipkontakten und dem Leadframe. Übliche Gehäusetypen sind Small Outline Integrated Circuits (SOICs) mit 8 bis 28 Anschlüssen und größere Varianten in Analog- und Leistungsanwendungen.

Der Herstellungsprozess erfordert sorgfältiges Anschlussformen, um einen koplanaren Kontakt zur Leiterplattenfläche zu sichern. Fehlausrichtungen oder verbogene Anschlüsse verursachen während des Reflow-Prozesses Lötbrücken, kalte Lötstellen oder Unterbrechungen. Das Flatpack-Design tauscht gewisse mechanische Robustheit gegen einfachere automatisierte Montage und höhere Bauteildigitzahl im Vergleich zu durchsteckmontierten Gehäusen ein. Dies machte Flatpacks ab den 1980er Jahren zum Standard in der Unterhaltungselektronik, Telekommunikation und Industriesteuerungstechnik.

In großtechnischen Anwendungen wie Leistungswandlung und Schutzschaltungen bleiben Flatpacks in modernen Frequenzumrichtern, Halbleiterrelais und Überwachungselektronik verbreitet. Ihre geringe Wärmemasse eignet sich für schnelle Transientenantwort in Regelschleifen, obwohl thermisches Management um hochlastige Varianten eine sorgfältige Leiterplattenlayoutplanung verlangt. Anschlusswiderstände und Induktivitäten werden durch die flache Geometrie minimiert, was Flatpacks für mittelfrequente Signalverarbeitung in Industrieumgebungen geeignet macht.

Das Reparieren von Flatpack-Baugruppen erfordert geschicktes Handlöten oder Hot-Air-Rework-Geräte, um thermische Schäden und Anschlussbruch zu vermeiden. Die koplanare Anschlussgeometrie ermöglicht visuelle Inspektionen nach dem Löten, anders als BGAs, bietet aber keine mechanische Abstützung von der Leiterplattenfläche, was die Spannungskonzentration bei Vibration oder thermischen Wechselbeanspruchungen in rauen Einsatzumgebungen erhöht.