quando você vê a palavra; embalagem IC, Qual é a primeira coisa que vem à mente?
claro, proteção. Ou talvez segurança. Qualquer palavra que você escolher é aceitável. E é porque a embalagem IC permite que os semicondutores durem mais.
se você é um engenheiro, você deve saber sobre eles. E isso ajudaria se você os usasse para fazer seu semicondutor funcionar por muitos anos sem desenvolver falhas.
está tudo bem se você não sabe sobre a embalagem IC. Nós estaríamos falando extensivamente sobre isso mais tarde neste post.
mas como funciona?
a embalagem IC faz com que cada chip em uma placa PCB fique protegido contra possíveis tensões e elementos.
então, você está pronto para algum conhecimento aprofundado sobre embalagens IC? Então, vamos pular para o artigo.
o que é embalagem IC?
definiremos a embalagem IC, também conhecida como embalagem de circuito integrado, em termos simples.
portanto, refere-se a qualquer componente que tenha um dispositivo semicondutor. E o pacote é um invólucro que envolve o dispositivo de circuito. Além disso, seu objetivo principal é impedir que o dispositivo:
- deficiência Física
- Corrosão
Mas isso não é tudo.
ele também serve como uma plataforma que permite que contatos elétricos montados nele se conectem ao PCB.
quando se trata de embalagens IC, existem diferentes opções a serem consideradas. E é por causa dos vários circuitos disponíveis. Além disso, esses circuitos têm outros requisitos devido ao seu invólucro externo.
que fase é o IC que empacota essencial?
Normalmente, a embalagem IC é o último estágio de produção de dispositivos semicondutores. Portanto, nesta fase, o componente semicondutor é protegido em um gabinete. E este pacote de gabinete faz uma coisa. Ele protege o IC de possivelmente danificar os elementos externos. Além disso, também o protege da corrosão.
então, aqui está o negócio.
o pacote do gabinete é um encasement. É responsável por proteger o bloco do dispositivo. E também ajuda a promover componentes vitais. Um deles são os contatos elétricos. Esses componentes ajudam a transportar sinais para o PCB de um aparelho eletrônico.
a história da embalagem IC
desde a década de 1970, a tecnologia de embalagem IC experimentou um crescimento constante. Inicialmente, eles começaram como um pacote ball grid array (BGA). E a maioria dos fabricantes de eletrônicos também o usou.
mas mais tarde, no início do século 21, as variedades mais recentes ultrapassaram os pacotes de matriz pin-grid.
eles chamaram as novas variedades:
- Plastic quad flat pack
- o pequeno pacote de contorno fino
com o passar do tempo, alguns fabricantes como a Intel trouxeram pacotes de matriz de grade terrestre à existência.
nesse ínterim, as matrizes de grade de bola flip-chip (FCBGAs) ultrapassaram o BGAs. E é por causa da casa FCBGAs mais pinos do que outros projetos de pacotes.
além disso, o FCBGA tem sinais de entrada e saída acima da matriz completa, ao contrário das bordas.
os diferentes tipos de embalagens IC
existem cerca de dez tipos diferentes de embalagens IC. Mas neste artigo, vamos listar quatro.
2.1 pacotes de montagem Através Do Furo
esta embalagem IC é uma estrutura de montagem usada para peças eletrônicas. E eles incluem o uso de chumbo (Pb) nas peças que se inserem nos orifícios perfurados do PCB.
eles também são ligados a Almofadas No verso. E isso acontece usando máquinas de montagem de inserção mecanizadas. Ou usando o conjunto manual, que é a colocação da mão.
o empacotamento da montagem do Através-furo é ideal para as peças que não são apropriadas para a montagem de superfície. Um exemplo disso são os semicondutores de potência aquecidos e os grandes transformadores.
2.2 Embalagem De Montagem Em superfície
a embalagem de Montagem Em superfície IC refere-se a um método em que os Componentes elétricos são montados diretamente no exterior do PCB.
qualquer dispositivo elétrico que use este método de embalagem IC é um dispositivo de Montagem Em superfície (SMD).
além disso, o advento da tecnologia de embalagem de Montagem Em superfície engoliu a embalagem de montagem através do orifício.
por que isso aconteceu?
foi porque SMT suportado aumento da fabricação automatizada. E permite a melhoria da qualidade e a redução de custos.
mas isso não é tudo.
a embalagem de Montagem Em superfície possui uma plataforma que permite que mais componentes sejam instalados em uma área específica.
além disso, quando comparado com montagens através do furo, SMT é menor. E é porque tem menor ou nenhuma pista. Além disso, tem o seguinte:
- Plano de contactos
- Uma vantagem de vários estilos ou pinos
- Terminações sobre o componente exterior do
- Uma matriz de bolas de solda
2.3 Chip-Escala de Pacotes
Outro nome do Chip-Escala de pacotes é o chip do tamanho de embalagem. Ele derivou esse nome porque é um dos poucos pacotes que vêm em tamanho de chip.
mas isso não é tudo.
para que um pacote IC seja qualificado como uma escala de chip, ele deve atender a esses critérios:
- Ser uma matriz única
- Tem uma superfície de montagem do pacote
- Tem uma área que é menor que 1,2 vezes o tamanho de um dado
Em 1993, Gen Murakami da Hitachi Cabo e Junichi Kasai da Fujitsu propôs o conceito acima. No entanto, a Mitsubishi Electric criou a primeira demonstração conceitual.
mas há mais.
a tecnologia em escala de chip requer o seguinte:
primeiro, o interposer onde bolas ou almofadas são formadas deve segurar a matriz. E esta embalagem é semelhante à tecnologia da embalagem flip-chip ball grid array.
em segundo lugar, as almofadas podem ser impressas ou gravadas diretamente na bolacha de silício. E isso resulta em uma embalagem que quase tem o tamanho da matriz de silício. Um exemplo perfeito de tal embalagem é um pacote de escala de chip de nível de água (WL-CSP) ou um pacote de nível de água (WLP).
na década de 1990, a produção de WL-CSP começou. Mas muitas empresas começaram a produzi-lo em massa no início dos anos 2000. a engenharia avançada de semicondutores é um excelente exemplo de uma empresa que produziu em massa o WL-CSP.
2.4 Ball Grid Array
Ball grid array é um tipo de embalagem usada para montar microprocessadores permanentemente.
mas isso não é tudo.
o pacote também fornece mais pinos de interconexão do que um pacote em linha plano ou duplo.
portanto, a melhor parte deste pacote é:
você pode usar toda a superfície inferior, não apenas o perímetro. E os traços que se juntam ao pacote levam às bolas ou fios.
há mais.
essas bolas ou fios conectam a matriz a pacotes médios mais curtos, que são apenas de perímetro. No final, o pacote traz maior velocidade e melhor desempenho.
além disso, como engenheiro, você precisa de controle preciso para soldar dispositivos BGA. E é por causa de seu sistema muito delicado. Assim, a maioria das empresas adere a processos automatizados para evitar erros.
quais são os materiais necessários para pacotes IC e o modo de montagem
os materiais necessários usados para construir diferentes pacotes IC são essenciais.
por quê?
é porque três fatores estabelecem a base de um pacote. E eles são:
- propriedades Químicas
- propriedades Físicas
- propriedades Elétricas
Mas isso não é tudo.
o desempenho do pacote também atua como um fator limitante.
então, vamos mergulhar nos três materiais do pacote primário.
3.1 Para Materiais Leadframe
os materiais de estrutura de chumbo são os materiais de embalagem IC dominantes. Portanto, os engenheiros os usam principalmente para acabamentos de ligação por fio e matriz interconectada de ligação por fio. E um exemplo perfeito é ouro ou prata.
estes revestimentos obtêm chapeados na área interna da ligação-terra através de um método do ponto-chapeamento. Ao fazer isso, você estará economizando uma tonelada de custo. E é porque os metais nobres não se juntam aos encapsulantes com facilidade.
3.2 Para Embalagens cerâmicas
Inconel ou Alloy 42 é uma escolha comum para embalagens cerâmicas. Por quê? É porque há uma ligação entre as ligas e CTE. O jogo próximo é uma característica crucial devido à fragilidade da cerâmica.
mas, o baixo CTE pode ter um efeito prejudicial. E é pior se você instalar a montagem final de dispositivos montados na superfície. No entanto, o tamanho do CTE desempenha um papel significativo. E podemos vincular tudo à incompatibilidade dos substratos PCB mais comuns.
também devemos observar que os metais Cte inferiores têm uma excelente reputação para funcionar bem como quadros de chumbo. E eles funcionam perfeitamente para embalagens plásticas do tipo DIP e cerâmicas.
no entanto, os materiais de estrutura de chumbo de cobre são geralmente uma escolha ideal para pacotes de plástico de Montagem Em superfície. E é porque eles têm a capacidade e a conformidade para proteger as juntas de solda.
mas isso não é tudo.
o cobre também tem uma condutividade mais alta, o que é uma grande vantagem.
3.3 materiais laminados
para embalagens IC, você pode substituir quadros de chumbo por materiais laminados. E eles são úteis quando você tem altas contagens de E / S. Ou talvez você esteja procurando níveis de alto desempenho.
mas aqui está o que você deve saber.
desde o final dos anos 1970, os laminados existem. E então, eles os usaram para sistemas chip-on-board. Portanto, se você der uma boa olhada no chip-on-board, notará algo. Ele vem com todos os elementos necessários necessários em um pacote.
além disso, tem um pacote situado no local original.
além disso, os pacotes laminados servem como opções econômicas. É ainda mais acessível do que os substratos cerâmicos finos e grossos. Assim, a maioria dos engenheiros o usa amplamente por causa de seu valor econômico.
além disso, os engenheiros preferem laminados orgânicos mais novos com temperaturas mais altas. E não é só porque é rentável. Mas eles têm atributos elétricos mais preferidos. Um ótimo exemplo é a constante dielétrica inferior.
Die-Attach materiais
Die-attach materiais são excelentes para a ligação morrer para o substrato. O processo pode parecer fácil no início, mas tem vários requisitos. E depende da aplicação.
no entanto, na maioria das vezes, a fixação da matriz é ideal para montagem face-up-wire-bond. Então, é termicamente condutor. Mas em alguns casos, é eletricamente condutor.
além disso, o processo de fixação da matriz não deve ter Aspiradores no material anexado. Dessa forma, você pode evitar pontos quentes no dado. E à medida que a potência do chip do material de fixação aumenta, ele ganha mais valor.
encapsulantes
um encapsulante é mais parecido com a peça final de um pacote IC. Portanto, tem uma função primária de proteção. E os encapsulantes protegem os delicados fios bond e chip do meio ambiente e danos físicos.
então, você precisa aplicá-lo com precisão e cuidado. Dessa forma, você evitará a varredura de fios, o que pode causar curto-circuito entre os fios.
mas isso não é tudo.
quando se trata de embalagens IC, existem três tipos básicos de materiais encapsulantes que são úteis:
5.1 misturas de epóxi e epóxi
a mistura de epóxi e epóxi é bastante popular entre os fabricantes. Afinal, as resinas orgânicas são as mais comuns em aplicações de engenharia estrutural. Além disso, é uma mistura benéfica de desempenho térmico e propriedades a um preço baixo.
5.2 Materiais De Silicone
os materiais de Silicone são os segundos encapsulantes mais populares. E eles são úteis para chips IC. Sem dúvida, os regimes de processamento e cura de materiais de silício são semelhantes às resinas orgânicas.
mas, este material não é uma resina orgânica.
Existem dois tipos básicos de resinas de silicone:
- temperatura ambiente-vulcanizable (RTV)
- base de Solvente
Você também pode alcançar a cura (conversão de silicone sólido) com diferentes mecanismos. E depende do tipo de material de silicone que você escolher.
quanto à temperatura ambiente-vulcanizável, você pode curá-lo por:
- adição de catalisador
- exposição à umidade (umidade ambiente)
por outro lado, a maneira mais comum de curar resinas à base de solvente é por meios térmicos. Mas, você só pode fixar as resinas à base de solvente após a evaporação do solvente.As resinas de Silicone são uma escolha popular para CSPs que buscam conformidade. E é porque essas resinas são flexíveis em uma faixa de temperaturas (-650 a 1500C).
5.3 Polyimide
este encapsulante não é tão popular como os anteriores nesta lista. Além disso, é raro encontrá-lo em formulações adesivas de fixação. Mas é bastante comum quando se trata de PCBs flexíveis. E faz uma escolha maravilhosa graças às suas características benéficas como:
- Notável resistência a produtos químicos
- Impressionante propriedades elétricas
- Extrema durabilidade
- Excelente resistência à tração
- Estabilidade em uma ampla faixa de temperatura
- Grande resistência ao calor
- Vasta gama de temperatura de operação de -2000 a 3000C
ligação de Fios
Ligação de fios é um processo útil para dispositivo semicondutor de fabricação. Também envolve fazer interconexões entre um IC ou outro dispositivo semicondutor e sua embalagem.
ligação de fio também é útil se você planeja conectar um IC a outros eletrônicos. Ou se você deseja criar uma conexão entre dois PCBs. O método é o mais econômico. E você pode usá-lo em frequências acima de 100Hz.
Os seguintes materiais compõem os fios de ligação:
- Prata
- Alumínio
- Ouro
- Cobre
fios de Ouro são muito comuns na ligação de fios. Mas, se você tem um ambiente de montagem rico em nitrogênio, o fio de cobre é uma boa opção.
se você quiser uma alternativa econômica, você pode cunhar a ligação com fio de alumínio.
os conjuntos na ligação do fio vêm em três formatos:
- ligação ultrassônica da Cunha da temperatura ambiente
- ligação da Thermo-compressão
- ligação Termosônica da bola
a ligação ultrassônica inclui um dado e uma ligação da carcaça. Além disso, ele começa usando um orifício na superfície de um conjunto de componentes para alimentar o fio.
se você deseja conectar ICs de silício em computadores, é ideal usar ligação termossônica. E o procedimento ajuda a montar componentes das CPUs. Consequentemente, integra os circuitos de laptops e PCs.
a ligação por termocompressão envolve a união de dois metais com uma mistura de calor e força. O processo ajuda a proteger pacotes de dispositivos e estruturas elétricas contra Montagem Em superfície.
a ligação da bolacha
a ligação da bolacha opera-se no wafer-nível. E é útil para fabricar:
- Optoeletrônica
- Microelectromechanical systems (MEMS)
- Microeletrônica
- Nanoelectromechanical sistemas (NEMS)
Esta tecnologia de embalagem assegura que há uma mecanicamente estável e hermeticamente vedado o encapsulamento. Além disso, sua faixa de diâmetro é de 12 polegadas para a produção de dispositivos microeletrônicos. Em contraste, MEMS/NEMS tem uma faixa de diâmetro de 4 a 8 polegadas.
a ligação da bolacha ajuda a proteger as estruturas internas sensíveis de NEMS e MEMS das influências ambientais. Exemplo dos impactos ambientais são:
- Oxidantes espécies
- Temperatura
- Umidade
- Alta pressão
Assim, a embalagem deve satisfazer os seguintes requisitos:
- Dissipação de calor
- a manutenção Ideal de energia e o fluxo de informações em
- Incorporação de elementos com diferentes tecnologias
- Protecção contra influências ambientais
- Compatibilidade com os bairros de periferia
IC Design de Embalagens
Próxima geração de IC design de embalagem é o melhor caminho para se atingir os seguintes:
- densidade funcional
- integração heterogênea
- escala de silício
além disso, para muitas aplicações, é ideal para reduzir o tamanho total do pacote.
Portanto, homogênea e heterogênea IC embalagem fornecer um caminho para o seguinte:
- mais Rápido time-to-market
- Silício rendimento resiliência
- Melhorada a funcionalidade do dispositivo
Hoje, vários IC plataformas de tecnologia surgiram, e eles encontram-se as seguintes:
- Alto desempenho
- Poder otimizações
- Custo-efetividade
E eles satisfazer as necessidades de diferentes indústrias, como:
- a inteligência Artificial (AI)
- computação de Alto desempenho (HPC)
- Aeroespacial
- Medicina
- IoT
- Computação Móvel
- Automóvel
- 5G
- de realidade Virtual (VR)
- realidade Aumentada (AR)
Mas, devemos observar uma coisa sobre o novo IC tecnologias de embalagem.
eles trazem gargalos exclusivos para metodologias de pacote desatualizadas e ferramentas de design.Portanto, se sua equipe de design deve usar esses novos pacotes IC, eles devem fazer uma coisa.
eles devem trabalhar para otimizar e verificar todo o seu sistema de engenharia. Isso significa que você não pode parar nos elementos únicos—você deve executar tudo.
além disso, você deve saber este fato:
laminado de pequena escala ou pcb baseado em acumulação é bastante semelhante ao design tradicional do substrato de embalagem IC. E os produtores tradicionais de PCB podem projetar e construir os pacotes IC antigos com ferramentas PCB modificadas.
mas é um jogo de bola diferente com os pacotes avançados modernos disponíveis hoje. Eles usam os mais recentes métodos, processos e materiais de fabricação. Além disso, eles são bastante semelhantes aos processos de fundição de silício.
eles também exigem uma abordagem nova e inovadora para projetar e verificar em todos os níveis.
um desafio de pacote IC cada engenheiro deve evitar
ao lidar com a mais recente tecnologia de embalagem IC, os engenheiros devem evitar o seguinte:
uma agregação precisa de substratos—uma vez que pode ser passivo e ativo ao mesmo tempo.
como os substratos e dispositivos vêm de fontes diferentes, uma coisa é certa. Os designs de pacotes IC virão em vários formatos, o que é complicado.
solução
isso ajudará se você ficar a par dos pacotes IC mais recentes. E os projetos devem apoiar e incluir:
- integração multi-domínio
- assinatura dourada
- prototipagem Digital
- escalabilidade e alcance
- handoff de produção de precisão
encerrando
não podemos enfatizar a importância de escolher a embalagem IC certa o suficiente. Portanto, com a embalagem perfeita, você não se preocupará com corrosão ou danos ao seu PCB.
é por isso que tomamos o tempo para explicar embalagem IC em detalhes.
Então, antes de decidir sobre o tipo de empacotamento de IC que você precisa, considerar esses fatores:
- Conectividade
- Custo
- > Alimentação
- Montagem de capacidade
dessa forma, você seria capaz de restringir as suas opções para o definido mínimo.
então, por favor deixe eua saber qual embalagem IC você acha que vai atender às suas necessidades. Além disso, você pode compartilhar seus pensamentos e sugestões entrando em contato conosco.