kun näet sanan; IC-Pakkaus, mikä tulee ensimmäisenä mieleen?
tietenkin suoja. Tai ehkä turvallisuus. Minkä tahansa sanan valitset, se on hyväksyttävää. Se johtuu siitä, että IC-pakkausten avulla puolijohteet kestävät pidempään.
jos olet insinööri, sinun pitäisi tietää niistä. Ja se auttaisi, jos käyttäisit niitä puolijohdetyöskentelyyn monta vuotta kehittämättä vikoja.
ei haittaa, jos et tiedä IC-pakkauksista. Puhuisimme siitä laajasti myöhemmin tässä viestissä.
mutta miten se toimii?
IC-pakkaus tekee jokaisen piirilevyn sirun pysymään suojattuna mahdolliselta stressiltä ja elementeiltä.
joten, oletko valmis perehtymään syvällisesti IC-pakkauksiin? Sitten, hypätään artikkeli.
mitä IC-pakkaus on?
määrittelemme IC-pakkauksen, joka tunnetaan myös nimellä mikropiiripakkaus, yksinkertaisesti.
niin, sillä tarkoitetaan mitä tahansa komponenttia, jossa on puolijohdekomponentti. Paketti on piirilaitetta ympäröivä kotelointi. Plus, sen ensisijainen tarkoitus on estää laitteen:
- fyysinen heikkeneminen
- korroosio
, mutta ei siinä vielä kaikki.
se toimii myös alustana, jonka avulla siihen asennetut sähköiset koskettimet voidaan liittää piirilevyyn.
IC-pakkausten osalta on mietittävä erilaisia vaihtoehtoja. Ja se johtuu eri piirejä saatavilla. Myös näillä piireillä on muita vaatimuksia ulkokuorensa vuoksi.
missä vaiheessa IC-pakkaus on oleellinen?
tyypillisesti IC-pakkaus on puolijohdekomponenttien viimeinen tuotantovaihe. Näin ollen tässä vaiheessa puolijohdekomponentti saa suojan kotelossa. Tämä kotelopaketti tekee yhden asian. Se suojaa IC: tä vahingoittamasta ulkoisia elementtejä. Lisäksi se suojaa sitä korroosiolta.
joten juttu on näin.
kotelopakkaus on kotelointi. Se on vastuussa laitteen suojaamisesta. Ja se auttaa myös edistämään elintärkeitä komponentteja. Yksi tällainen on sähköiset kontaktit. Nämä komponentit auttavat kuljettamaan signaaleja elektroniikkalaitteen PCB: hen.
IC-pakkausten historia
1970-luvulta lähtien IC-pakkaustekniikka on kasvanut tasaisesti. Aluksi, ne alkoivat ball grid array (BGA) paketti. Ja useimmat elektroniikkavalmistajat käyttivät sitä myös.
mutta myöhemmin, 2000-luvun alussa, uudemmat lajikkeet ohittivat pin-grid array-paketit.
he kutsuivat uusia lajikkeita:
- Plastic quad flat pack
- the thin small outline package
ajan kuluessa muutamat valmistajat kuten Intel toivat maahan grid array-paketteja.
välivaiheessa flip-chip ball grid arrays (FCBGAs) ohitti bgas: n. Ja se johtuu fcbgas talon enemmän nastat kuin muut pakettimalleja.
myös fcbga: ssa on Tulo-ja lähtösignaalit täydellisen muotin yläpuolella, toisin kuin reunoissa.
eri IC-pakkaustyyppejä
on noin kymmenen erilaista IC-pakkaustyyppiä. Mutta tässä artikkelissa, listaamme neljä.
2.1 Reikäasennuspaketit
tämä IC-pakkaus on elektroniikkaosille tarkoitettu kiinnitysrakenne. Ja niihin kuuluu lyijyn (PB) käyttö osissa, jotka työntyvät piirilevyn porattuihin reikiin.
ne liimautuvat myös kääntöpuolen tyynyihin. Ja tämä tapahtuu käyttämällä mekaanisia lisäys mount koneita. Tai käyttämällä manuaalista kokoonpanoa, joka on käsien sijoittelu.
läpireikäinen kiinnityspakkaus sopii erinomaisesti osiin, jotka eivät sovellu pinta-asennukseen. Esimerkki tällaisesta ovat lämpövoimajohteiden puolijohteet ja suuret muuntajat.
2.2 pinta-asennuspakkaus
pinta-asennuspakkaus IC-pakkauksella tarkoitetaan menetelmää, jossa sähköiset komponentit asennetaan suoraan piirilevyn ulkopuolelle.
kaikki sähkölaitteet, jotka käyttävät tätä IC-pakkaustapaa, ovat pintaliitoslaitteita (SMD).
myös Pintaliitospakkaustekniikan tulo nielaisi läpireikäpakkauksen.
miksi näin oli?
se johtui siitä, että SMT tuki automatisoidun valmistuksen lisäämistä. Ja se mahdollistaa laadun parantamisen ja kustannusten alentamisen.
, mutta ei siinä vielä kaikki.
pinta-Asennuspakkauksessa on alusta, joka mahdollistaa useampien komponenttien asentamisen tietylle alueelle.
myös läpireikäisiin kiinnikkeisiin verrattuna SMT on pienempi. Johtolankoja on vähemmän tai ei lainkaan. Lisäksi sillä on seuraavat ominaisuudet:
- litteät koskettimet
- eri tyylien tai lyhyiden tapien lyijy
- päätteet komponentin ulkoreunassa
- juottopallojen matriisi
2.3 Siruasteikon paketit
toinen nimitys Siruasteikon pakkauksille on sirukokoinen Pakkaus. Se sai nimen, koska se on yksi harvoista paketeista, jotka tulevat sirun kokoisina.
, mutta ei siinä vielä kaikki.
jotta IC-paketti voidaan luokitella siruasteikoksi, sen on täytettävä nämä kriteerit.:
- on yksimuottinen
- on suora pinta-asennettava paketti
- on pinta-ala, joka on pienempi kuin 1,2 kertaa die
vuonna 1993 Gen Murakami Hitachi Cablesta ja Junichi Kasai Fujitsusta ehdottivat edellä mainittua käsitettä. Mitsubishi Electric teki kuitenkin ensimmäisen konseptidemon.
mutta on muutakin.
siruasteikon tekniikka vaatii seuraavaa:
ensin interposerin, johon pallot tai tyynyt muodostuvat, on pidettävä suulaketta. Ja tämä pakkaus on samanlainen tekniikka flip-chip pallo grid array Pakkaus.
toiseksi tyynyt voidaan tulostaa tai syövyttää suoraan piikiekkoon. Ja tämä johtaa pakkaukseen, joka on lähes koko pii kuolee. Täydellinen esimerkki tällaisesta pakkauksesta on vesitasoinen sirupaketti (WL-CSP) tai vesitasopakkaus (WLP).
1990-luvulla aloitettiin WL-CSP: n tuotanto. Advanced Semiconductor Engineering on erinomainen esimerkki WL-CSP: n massatuotannosta.
2.4 Ball Grid Array
Ball grid array on Pakkaustyyppi, jota käytetään mikroprosessorien kiinnittämiseen pysyvästi.
, mutta ei siinä vielä kaikki.
paketissa on myös enemmän yhteenliitännänappeja kuin tasaisessa tai kaksirivisessä paketissa.
näin ollen tämän paketin paras kohta on:
voit käyttää koko alapintaa, ei vain kehää. Ja jäljet, jotka liittyvät pakettiin, johtavat palloihin tai johtoihin.
on enemmän.
nämä pallot tai johdot yhdistävät muotin keskimäärin lyhyempiin pakkauksiin, jotka ovat vain ympärysmittaisia. Lopulta paketti tuo suuremman nopeuden ja paremman suorituskyvyn.
myös insinöörinä tarvitaan tarkkaa ohjausta BGA-laitteiden juottamiseen. Se johtuu sen hyvin herkästä systeemistä. Niinpä useimmat yritykset pitävät kiinni automatisoiduista prosesseista virheiden välttämiseksi.
mitkä ovat IC-pakkauksiin tarvittavat materiaalit ja Kokoonpanotapa
erilaisten IC-pakkausten rakentamiseen tarvittavat materiaalit ovat olennaisia.
miksi?
se johtuu siitä, että kolme tekijää luovat paketin perustan. Ja ne ovat:
- kemialliset ominaisuudet
- fysikaaliset ominaisuudet
- sähköiset ominaisuudet
, mutta ei siinä vielä kaikki.
myös paketin suorituskyky vaikuttaa rajoittavana tekijänä.
niin, sukelletaan kolmeen primaaripakkausmateriaaliin.
3.1 Lyijykehysmateriaaleissa
lyijykehysmateriaalit ovat vallitsevia IC-pakkausmateriaaleja. Siksi insinöörit käyttävät niitä enimmäkseen Lanka-sidottava päättyy ja lanka-sidos toisiinsa kuolee. Ja täydellinen esimerkki on kulta tai hopea.
nämä pinnat pinnoitetaan sisemmässä sidos-maa-alueella spot-plating-menetelmällä. Tekemällä niin, säästät tonnin kustannuksia. Ja se johtuu siitä, että jalot metallit eivät liity kapseleihin helposti.
3.2 keraamisille pakkauksille
Inconel tai metalliseos 42 on yleinen valinta keraamisille pakkauksille. Miksi? Metalliseosten ja CTE: n välillä on yhteys. Lähikamppailu on ratkaiseva piirre keramiikan haurauden vuoksi.
, mutta pienellä CTE: llä voi olla haitallinen vaikutus. Ja se on pahempaa, jos asennat lopullinen kokoonpano Pinta-asennettavat laitteet. CTE: n koolla on kuitenkin merkittävä rooli. Ja voimme yhdistää kaiken epäsuhta yleisimpiä PCB substraatteja.
on myös huomattava, että alemmilla CTE-metalleilla on erinomainen maine toimia hyvin lyijykehyksinä. Ja ne toimivat täydellisesti muovisiin DIP-tyyppisiin ja keraamisiin pakkauksiin.
kupari-lyijykehysmateriaalit ovat kuitenkin yleensä ihanteellinen valinta pintaliitospakkauksiin. Ja se johtuu siitä, että niillä on kyky ja noudattaminen turvata juotosliitokset.
, mutta ei siinä vielä kaikki.
kuparilla on myös korkeampi johtavuus, mikä on suuri plussa.
3.3 Laminaattimateriaalit
IC-pakkauksissa voi korvata lyijykehykset laminaattimateriaaleille. Niistä on hyötyä, kun I/O-luku on korkea. Tai ehkä etsit korkean suorituskyvyn tasoa.
mutta tässä on mitä sinun pitäisi tietää.
1970-luvun lopulta lähtien laminaatteja on ollut olemassa. Ja sitten, he käyttivät niitä siru-on-board järjestelmiä. Jos siis katsoisit tarkkaan chip-on-Boardia, huomaisit jotain. Se tulee kaikki tarvittavat elementit tarvitaan paketti.
Plus, sillä on paketti, joka sijaitsee alkuperäisellä paikalla.
tästä laminaattipaketit toimivat kustannustehokkaina vaihtoehtoina. Se on jopa edullisempi kuin ohuet ja paksut keraamiset alustat. Niinpä useimmat insinöörit käyttävät sitä laajalti sen taloudellisen arvon vuoksi.
myös insinöörit suosivat uudempia orgaanisia laminaatteja, joissa on korkeampi lämpötila. Eikä vain siksi, että se on kustannustehokasta. Mutta heillä on suositummat sähköiset ominaisuudet. Hyvä esimerkki on alempi dielektrisyysvakio.
Die-Attach Materiaalit
Die-attach materiaalit ovat erinomaisia liimaamaan die substraattiin. Prosessi voi tuntua aluksi helpolta, mutta sillä on erilaisia vaatimuksia. Ja se riippuu sovelluksesta.
kuitenkin useimmiten die attach on ihanteellinen face-up-Lanka-sidoksen kokoamiseen. Se on siis lämpöjohtavaa. Mutta joissakin tapauksissa se on sähköä johtava.
myös muottikiinnitysprosessissa ei saa olla imureita kiinnitetyssä materiaalissa. Näin vältyt kuumilta pisteiltä. Ja kun die-attach-materiaalin siruteho nousee, se saa enemmän arvoa.
Kapselantit
kapselantti muistuttaa enemmän IC-pakkauksen viimeistä kappaletta. Siksi sen ensisijainen tehtävä on suojelu. Ja kapselantit suojaavat herkkiä sidoslankoja ja sirua ympäristöstä ja fyysisistä vahingoista.
joten, sinun täytyy soveltaa sitä tarkasti ja huolellisesti. Näin estät johtojen lakaisun, mikä voi aiheuttaa oikosulun johtoihin toisiinsa.
, mutta ei siinä vielä kaikki.
KAPSELOINTIMATERIAALEJA on käyttökelpoista kolmea perustyyppiä:
5.1 epoksi-ja Epoksiseokset
epoksi-ja epoksiseokset ovat melko suosittuja valmistajien keskuudessa. Loppujen lopuksi orgaaniset hartsit ovat yleisimpiä rakennetekniikan sovelluksissa. Plus, se on hyödyllinen sekoitus lämpö suorituskykyä ja ominaisuuksia edulliseen hintaan.
5,2 Silikonimateriaalit
Silikonimateriaalit ovat toiseksi suosituimpia kapselointeja. Ja ne ovat käteviä IC sirut. Epäilemättä piimateriaalien käsittely ja kovettaminen ovat samanlaisia kuin orgaaniset hartsit.
, mutta tämä materiaali ei ole orgaanista hartsia.
silikonihartseja on kahta perustyyppiä:
- huoneenlämpötilassa vulkanoituva (RTV)
- Liuotinpohjainen
voit myös saavuttaa kovettumisen (muuttamalla silikonin kiinteäksi) eri mekanismeilla. Ja se riippuu siitä, millaisen silikonimateriaalin valitset.
huoneenlämpöisen vulkanoituvan voi parantaa joko:
- katalyytin lisäys
- altistuminen kosteudelle (huoneen kosteus)
toisaalta yleisin tapa parantaa liuotinpohjaisia hartseja on lämpöhoito. Mutta voit vain korjata liuotinpohjaiset hartsit liuottimen haihtumisen jälkeen.
Silikonihartsit ovat suosittu valinta CSPs: lle, joka hakee vaatimustenmukaisuutta. Ja se johtuu siitä, että nämä hartsit ovat joustavia eri lämpötiloissa (-650-1500c).
5, 3 polyimidi
tämä kapselantti ei ole yhtä suosittu kuin edelliset tällä listalla. On myös harvinaista löytää se die-attach liima muotoiluja. Mutta se on melko yleistä, kun se tulee joustava PCB. Ja se tekee ihana valinta ansiosta sen hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten:
- merkittävä kemikaalinkestävyys
- vaikuttavat sähköiset ominaisuudet
- äärimmäinen kestävyys
- erinomainen vetolujuus
- Stabiilisuus laajalla lämpötila-alueella
- suuri lämmönkestävyys
- Laaja käyttölämpötila-alue -2000 3000c
lankaliitos
lankaliitos on puolijohdekomponenttien valmistuksessa hyödyllinen prosessi. Siihen kuuluu myös yhteentoimivuuden tekeminen IC: n tai muun puolijohdekomponentin ja sen pakkauksen välillä.
Lankaliitos on myös kätevä, jos aiot liittää IC: n muuhun elektroniikkaan. Tai jos haluat luoda yhteyden kahden PCB. Menetelmä on kustannustehokkain. Ja voit käyttää sitä taajuuksilla yli 100Hz.
seuraavat materiaalit muodostavat sidoslangat:
- Hopea
- Alumiini
- kulta
- kupari
kultalangat ovat melko yleisiä lankaliitoksissa. Mutta, jos sinulla on typpipitoinen kokoonpano ympäristö, kuparilanka on hyvä vaihtoehto.
jos haluat taloudellisen vaihtoehdon, voit kiilata sidoksen alumiinilangalla.
wire bond-kokoonpanoja on kolmessa muodossa:
- huoneenlämpöinen ultraäänikiilaliitos
- Termopuristusliitos
- Termopuristusliitos
Ultraäänisidos sisältää muotin ja substraattisidoksen. Plus, se alkaa käyttämällä reikä pinnan komponentti kokoonpano syötteen Lanka.
jos pii ICs halutaan liittää tietokoneisiin, on ihanteellista käyttää termosonista sidosta. Ja menettely auttaa kokoamaan suorittimien komponentteja. Näin ollen, se integroi piirit kannettavien tietokoneiden ja tietokoneiden.
Termokompressiosidoksessa yhdistyy kaksi metallia lämmön ja voiman sekoituksella. Prosessi auttaa suojaamaan laitepaketteja ja sähkörakenteita pintakiinnitykseltä.
kiekkojen liimaus
kiekkojen liimaus toimii kiekkojen tasolla. Ja se on hyödyllinen valmistettaessa:
- optoelektroniikka
- Mikroelektromekaaniset järjestelmät (MEMS)
- Mikroelektroniikka
- Nanoelektromekaaniset järjestelmät (NEMS)
tämä pakkaustekniikka takaa mekaanisesti vakaan ja ilmatiiviisti suljetun kapseloinnin. Plus, sen halkaisija alue on 12 tuuman tuottaa mikroelektroniikan laitteita. MEMS / NEMSIN halkaisija sen sijaan on 4-8 tuumaa.
kiekkojen liimaus auttaa suojaamaan NEMS: n ja MEMS: n herkkiä sisäisiä rakenteita ympäristön vaikutuksilta. Esimerkkejä ympäristövaikutuksista ovat:
- hapettavat lajit
- lämpötila
- Kosteus
- korkea paine
joten pakkauksen tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
- lämmöntuotto
- energian ja informaatiovirran optimaalinen ylläpito
- elementtien liittäminen eri teknologioihin
- Ympäristönsuojelu
- Yhteensopivuus ympäröivän reuna-alueen kanssa
IC-pakkaussuunnittelu
seuraavan sukupolven IC-pakkaussuunnittelu on paras tapa saavuttaa seuraava:
- toiminnallinen tiheys
- heterogeeninen integraatio
- Piin skaalaus
Plus, moniin sovelluksiin, se on ihanteellinen kokonaispakkauksen pienentämiseen.
näin ollen homogeeniset ja heterogeeniset IC-pakkaukset tarjoavat polun seuraaviin:
- nopeampi markkinoille pääsy
- Piin saanto häiriönsietokyky
- parannettu laitteen toiminnallisuus
tänään on syntynyt useita IC-teknologiaympäristöjä, jotka täyttävät seuraavat vaatimukset::
- korkean suorituskyvyn
- Tehooptimoinnit
- kustannustehokkuus
ja ne täyttävät eri toimialojen tarpeet, kuten:
- Artificial intelligence (AI)
- High-performance computing (HPC)
- Aerospace
- Medical
- IoT
- Mobile Computing
- Automotive
- 5G
- Virtual reality (VR)
- lisätty todellisuus (ar)
meidän on kuitenkin pantava merkille yksi asia uudesta IC-pakkaustekniikasta.
ne tuovat ainutlaatuisia pullonkauloja vanhentuneille pakettimenetelmille ja suunnittelutyökaluille.
joten, jos suunnittelutiimisi täytyy käyttää näitä uusia IC-paketteja, heidän on tehtävä yksi asia.
heidän on työskenneltävä optimoidakseen ja todentaakseen koko suunnittelujärjestelmänsä. Se tarkoittaa, että et voi pysähtyä yksittäisiin elementteihin—sinun on johdettava kaikkea.
kannattaa myös tietää tämä fakta:
pienimuotoinen laminaatti – tai kertymäpohjainen PCB on melko samanlainen kuin perinteinen IC-pakkausalustan muotoilu. Ja perinteiset PCB-tuottajat voivat suunnitella ja rakentaa vanhoja IC-paketteja muokatuilla PCB-työkaluilla.
mutta se on erilainen pallopeli nykyisillä edistyksellisillä paketeilla. He käyttävät uusimpia valmistusmenetelmiä, prosesseja ja materiaaleja. Plus, ne ovat melko samanlaisia kuin piivalimo prosesseja.
ne vaativat myös tuoretta ja innovatiivista lähestymistapaa suunnitteluun ja todentamiseen kaikilla tasoilla.
yksi IC-Pakkaushaaste jokaisen insinöörin on vältettävä
käsitellessään uusinta IC-pakkausteknologiaa, insinöörin on vältettävä seuraavaa:
tarkkaa substraattien yhdistämistä—koska se voi olla passiivinen ja aktiivinen samanaikaisesti.
koska alustat ja laitteet tulevat eri lähteistä, yksi asia on varma. IC-paketin mallit tulevat eri muodoissa, mikä on hankalaa.
ratkaisu
auttaa, jos pysyt ajan tasalla viimeisimmistä IC-pakkauksista. Ja mallien on tuettava ja sisällettävä:
- Multi-domain integration
- Golden signoff
- Digital prototyping
- skaalautuvuus ja alue
- Precision production handoff
Wrapping Up
emme voi korostaa oikean IC-pakkauksen riittävän poimimisen tärkeyttä. Näin ollen täydellinen pakkaus, et murehdi korroosiota tai vahingoittaa PCB.
siksi käytimme aikaa IC-pakkausten selittämiseen yksityiskohtaisesti.
ennen kuin päätät, minkä tyyppistä IC-pakkausta tarvitset, ota huomioon nämä tekijät:
- liitettävyys
- kustannus
- teho
- Kokoonpanokapasiteetti
näin pystyisi rajaamaan vaihtoehdot mahdollisimman pieneksi.
joten kerro meille, minkä IC-pakkauksen arvelet sopivan tarpeisiisi. Voit myös jakaa ajatuksiasi ja ehdotuksiasi ottamalla meihin yhteyttä.