când vedeți cuvântul; IC ambalare, ceea ce este primul lucru care vine în minte?
desigur, protecție. Sau poate securitatea. Orice cuvânt alegeți este acceptabil. Și asta pentru că ambalajul IC permite semiconductorilor să dureze mai mult.
dacă ești inginer, ar trebui să știi despre ei. Și ar ajuta dacă le-ați folosi pentru a vă face semiconductorul să funcționeze mulți ani fără a dezvolta defecte.
este în regulă dacă nu știți despre ambalajul IC. Vom vorbi pe larg despre asta mai târziu în acest post.
dar cum funcționează?
IC packaging face ca fiecare cip dintr-o placă PCB să rămână protejat de eventualele stresuri și elemente.
deci, esti gata pentru unele cunoștințe aprofundate despre ambalaje IC? Apoi, să sărim în articol.
ce este ambalajul IC?
vom defini IC packaging, de asemenea, cunoscut sub numele de circuit integrat de ambalare, în termeni simpli.
deci, se referă la orice componentă care are un dispozitiv semiconductor. Și pachetul este un înveliș care înconjoară dispozitivul de circuit. În plus, scopul său principal este de a împiedica dispozitivul să:
- insuficiență fizică
- coroziune
dar asta nu e tot.
de asemenea, servește ca o platformă care permite contactelor electrice montate pe acesta să se conecteze la PCB.
când vine vorba de ambalaje IC, există diferite opțiuni de luat în considerare. Și este din cauza diferitelor circuite disponibile. De asemenea, aceste circuite au alte cerințe datorită carcasei lor exterioare.
ce etapă este esențială ambalarea IC?
de obicei, ambalajul IC este ultima etapă de producție a dispozitivelor semiconductoare. Prin urmare, în acest stadiu, componenta semiconductoare este protejată într-o incintă. Și acest pachet de incintă face un singur lucru. Protejează IC de deteriorarea elementelor externe. În plus, îl protejează și de coroziune.
deci, aici e afacere.
pachetul de incinte este un înveliș. Este responsabil pentru protejarea blocului de dispozitive. Și, de asemenea, ajută la promovarea componentelor vitale. Unul dintre acestea este contactele electrice. Aceste componente ajută la transmiterea semnalelor către PCB-ul unui aparat electronic.
istoria ambalajelor IC
din anii 1970, tehnologia de ambalare IC a cunoscut o creștere constantă. Inițial, au început ca un pachet ball grid array (BGA). Și majoritatea producătorilor de electronice au folosit-o și ei.
dar mai târziu, la începutul secolului 21, soiurile mai noi au depășit pachetele de matrice pin-grid.
au numit noile soiuri:
- plastic quad flat pack
- pachetul subțire contur mic
pe măsură ce timpul a trecut, câteva produce ca Intel a adus pachete land grid matrice în existență.
între timp, matricele de grilă cu bile flip-chip (Fcbga) au depășit BGA-urile. Și este din cauza FCBGAs casa mai multe ace decât alte modele de pachete.
de asemenea, FCBGA are semnale de intrare și ieșire deasupra matriței complete, contrar marginilor.
diferitele tipuri de ambalaje IC
există aproximativ zece tipuri diferite de ambalaje IC. Dar în acest articol, vom enumera patru.
2.1 pachete de montare prin orificiu
acest ambalaj IC este o structură de montare utilizată pentru piese electronice. Și includ utilizarea plumbului (Pb) pe părțile care se introduc în găurile forate ale PCB-ului.
de asemenea, se lipesc de tampoane pe partea din spate. Și acest lucru se întâmplă prin utilizarea mașinilor mecanizate de montare prin inserție. Sau prin utilizarea de asamblare manuală, care este plasarea de mână.
ambalajul de montare prin orificiu este ideal pentru piese care nu sunt potrivite pentru montarea pe suprafață. Un exemplu în acest sens sunt semiconductorii de putere cu încălzire și transformatoarele mari.
2.2 ambalaj cu montare pe suprafață
ambalajul IC cu montare pe suprafață se referă la o metodă în care componentele electrice sunt montate direct pe exteriorul PCB-ului.
orice dispozitiv electric care utilizează această metodă de ambalare IC este un dispozitiv de montare pe suprafață (SMD).
de asemenea, apariția tehnologiei de ambalare de montare pe suprafață a înghițit ambalajul de montare prin gaură.
de ce a fost așa?
a fost pentru că SMT a sprijinit creșterea producției automate. Și permite îmbunătățirea calității și reducerea costurilor.
dar asta nu e tot.
ambalajul de montare pe suprafață are o platformă care permite montarea mai multor componente într-o anumită zonă.
de asemenea, în comparație cu suporturile prin găuri, SMT este mai mic. Și este pentru că are piste mai mici sau deloc. În Plus, are următoarele:
- contacte plate
- un plumb de diferite stiluri sau pini scurți
- terminații pe exteriorul componentei
- o matrice de bile de lipit
2.3 Chip-Scale Packages
un alt nume pentru pachetele chip-Scale este chip-size packaging. A derivat acest nume pentru că este unul dintre puținele pachete care vin în dimensiune cip.
dar asta nu e tot.
pentru ca un pachet IC să fie calificat ca scală de cip, acesta trebuie să îndeplinească aceste criterii:
- Be a single-die
- au un pachet direct de montare pe suprafață
- au o suprafață mai mică de 1,2 ori dimensiunea unei matrițe
în 1993, Gen Murakami de la Hitachi Cable și Junichi Kasai de la Fujitsu au propus conceptul de mai sus. Cu toate acestea, Mitsubishi Electric a creat primul concept demo.
dar sunt mai multe.
tehnologia la scară de cip necesită următoarele:
în primul rând, interpozitorul în care se formează bile sau tampoane trebuie să țină matrița. Și acest ambalaj este similar cu tehnologia ambalajului flip-chip ball grid array.
în al doilea rând, plăcuțele pot fi imprimate sau gravate direct în placa de siliciu. Și acest lucru are ca rezultat un ambalaj care are aproape dimensiunea matriței de siliciu. Un exemplu perfect de astfel de ambalaje este un pachet la scară de cip la nivel de apă (WL-CSP) sau un pachet la nivel de apă (WLP).
în anii 1990, a început producția de WL-CSP. Dar o mulțime de companii au început să o producă în masă la începutul anilor 2000. Ingineria avansată a semiconductorilor este un exemplu excelent al unei companii care a produs în masă WL-CSP.
2.4 Ball Grid Array
Ball grid array este un tip de ambalaj utilizat pentru a monta microprocesoare permanent.
dar asta nu e tot.
pachetul oferă, de asemenea, mai mulți pini de interconectare decât un pachet plat sau dual în linie.
prin urmare, cea mai bună parte a acestui pachet este:
puteți utiliza întreaga suprafață inferioară, nu numai perimetrul. Iar urmele care se alătură pachetului duc la bile sau fire.
sunt mai multe.
aceste bile sau fire conectează matrița la pachete medii mai scurte, care sunt doar perimetrale. În cele din urmă, pachetul aduce o viteză mai mare și o performanță mai bună.
de asemenea, ca inginer, aveți nevoie de un control precis pentru a lipi dispozitivele BGA. Și este din cauza sistemului său foarte delicat. Astfel, majoritatea companiilor se lipesc de procese automatizate pentru a evita erorile.
care sunt materialele necesare pentru pachetele IC și modul de asamblare
materialele necesare utilizate pentru a construi diferite pachete IC sunt esențiale.
de ce?
se datorează faptului că trei factori stabilesc fundamentul unui pachet. Și ei sunt:
- proprietăți chimice
- proprietăți fizice
- proprietăți electrice
dar asta nu e tot.
performanța pachetului acționează, de asemenea, ca un factor limitativ.
deci, să se arunca cu capul în cele trei materiale pachet primar.
3.1 Pentru materialele cu cadru de plumb
materialele cu cadru de plumb sunt materialele pachetului IC dominant. Prin urmare, inginerii le folosesc mai ales pentru finisaje de legătură cu sârmă și matrițe interconectate cu legătură de sârmă. Și un exemplu perfect este aurul sau argintul.
aceste finisaje sunt placate în zona interioară a terenului de legătură printr-o metodă de placare la fața locului. Procedând astfel, veți economisi o tonă de costuri. Și este pentru că metalele nobile nu se alătură cu ușurință la încapsulanți.
3.2 Pentru pachetele ceramice
Inconel sau aliaj 42 este o alegere comună pentru pachetele ceramice. De ce? Este pentru că există o legătură între aliaje și CTE. Potrivirea strânsă este o caracteristică crucială din cauza fragilității ceramicii.
dar, CTE scăzut ar putea avea un efect nociv. Și este mai rău dacă instalați asamblarea finală a dispozitivelor montate pe suprafață. Cu toate acestea, dimensiunea CTE joacă un rol semnificativ. Și putem lega totul de nepotrivirea celor mai comune substraturi PCB.
de asemenea, trebuie să observăm că metalele CTE inferioare au o reputație excelentă pentru a funcționa bine ca cadre de plumb. Și funcționează perfect pentru pachetele din plastic de tip DIP și ceramică.
cu toate acestea, materialele cu cadru de plumb din cupru sunt de obicei o alegere ideală pentru pachetele de plastic cu montare pe suprafață. Și este pentru că au capacitatea și conformitatea de a asigura îmbinările de lipit.
dar asta nu e tot.
Cuprul are, de asemenea, o conductivitate mai mare, ceea ce reprezintă un mare plus.
3.3 materiale Laminate
pentru ambalarea IC, puteți înlocui cadrele de plumb pentru materialele laminate. Și vin la îndemână atunci când aveți un număr mare de I/O. Sau poate căutați niveluri de înaltă performanță.
dar iată ce ar trebui să știți.
de la sfârșitul anilor 1970, laminatele au existat. Și apoi, le-au folosit pentru sisteme chip-on-board. Prin urmare, dacă te uiți bine la chip-on-board, ai observa ceva. Acesta vine cu toate elementele necesare necesare într-un pachet.
plus, are un pachet situat în locul original.
în afară de aceasta, pachetele laminate servesc drept opțiuni rentabile. Este chiar mai accesibil decât substraturile ceramice subțiri și groase. Astfel, majoritatea inginerilor îl folosesc pe scară largă datorită valorii sale economice.
de asemenea, inginerii preferă laminate organice mai noi cu temperaturi mai ridicate. Și nu numai pentru că este rentabil. Dar au atribute electrice mai preferate. Un exemplu excelent este constanta dielectrică inferioară.
die-atașați materiale
die-atașați materiale sunt excelente pentru lipirea mor la substrat. Procesul poate părea ușor la început, dar are diverse cerințe. Și depinde de aplicație.
cu toate acestea, de cele mai multe ori, atașamentul matriței este ideal pentru asamblarea cu fața în sus. Deci, este conductiv termic. Dar, în unele cazuri, este conductiv electric.
de asemenea, procesul de atașare a matriței nu trebuie să aibă aspiratoare în materialul atașat. În acest fel, puteți evita punctele fierbinți de pe matriță. Și pe măsură ce puterea cipului materialului atașat la matriță crește, acesta capătă mai multă valoare.
Încapsulanți
un încapsulant este mai mult ca piesa finală a unui pachet IC. Prin urmare, are o funcție primară de protecție. Și încapsulanții protejează firele delicate de legătură și cipul de mediu și daune fizice.
deci, trebuie să o aplicați cu precizie și grijă. În acest fel, veți preveni măturarea firelor, ceea ce poate provoca scurtcircuitarea firelor între ele.
dar asta nu e tot.
când vine vorba de ambalaje IC, există trei tipuri de bază de materiale încapsulante care sunt utile:
5.1 epoxidice și epoxidice amestecuri
epoxidice și epoxidice amestec este destul de popular în rândul producătorilor. La urma urmei, rășinile organice sunt cele mai frecvente în aplicațiile de inginerie structurală. În plus, este un amestec benefic de performanță termică și proprietăți la un preț scăzut.
5.2 materiale siliconice
materialele siliconice sunt al doilea cel mai popular încapsulant. Și vin la îndemână pentru cipurile IC. Fără îndoială, regimurile de prelucrare și întărire a materialelor de siliciu sunt similare cu rășinile organice.
dar, acest material nu este o rășină organică.
există două tipuri de bază de rășini siliconice:
- temperatura camerei-vulcanizabilă (RTV)
- pe bază de Solvent
puteți obține, de asemenea, întărirea (transformarea siliconului în solid) cu mecanisme diferite. Și depinde de tipul de material siliconic pe care îl alegeți.
în ceea ce privește temperatura camerei-vulcanizabilă, o puteți vindeca fie prin:
- adăugarea catalizatorului
- expunerea la umiditate (umiditatea camerei)
pe de altă parte, cel mai obișnuit mod de a vindeca rășinile pe bază de solvent este prin mijloace termice. Dar, puteți fixa rășinile pe bază de solvent numai după evaporarea solventului.
rășinile siliconice sunt o alegere populară pentru CSP-urile care doresc respectarea. Și este pentru că aceste rășini sunt flexibile pe o gamă de temperaturi (-650 la 1500c).
5.3 Poliimidă
acest încapsulant nu este la fel de popular ca cele anterioare de pe această listă. De asemenea, este rar să-l găsiți în formulările adezive atașate la matriță. Dar este destul de obișnuit când vine vorba de PCB-uri flexibile. Și face o alegere minunată datorită caracteristicilor sale benefice, cum ar fi:
- rezistență remarcabilă la substanțe chimice
- Proprietăți electrice impresionante
- durabilitate extremă
- rezistență excelentă la tracțiune
- stabilitate pe o gamă largă de temperaturi
- rezistență mare la căldură
- gamă largă de temperaturi de funcționare de la -2000 la 3000c
lipirea sârmei
lipirea sârmei este un proces util pentru fabricarea dispozitivelor semiconductoare. De asemenea, implică realizarea de interconexiuni între un IC sau alt dispozitiv semiconductor și ambalajul acestuia.
lipirea sârmei este utilă și dacă intenționați să conectați un IC la alte electronice. Sau dacă doriți să creați o conexiune între două PCB-uri. Metoda este cea mai rentabilă. Și îl puteți folosi la frecvențe peste 100Hz.
următoarele materiale alcătuiesc firele de legătură:
- argint
- aluminiu
- aur
- cupru
fire de aur sunt destul de comune în sârmă lipirea. Dar, dacă aveți un mediu de asamblare bogat în azot, firul de cupru este o opțiune bună.
dacă doriți o alternativă economică, puteți lega legătura cu sârmă de aluminiu.
ansamblurile în legătură de sârmă vin în trei formate:
- temperatura camerei cu ultrasunete pană lipirea
- termo-compresie lipirea
- termosonic mingea lipirea
lipirea cu ultrasunete include o legătură mor și substrat. În plus, începe prin utilizarea unei găuri în suprafața unui ansamblu de componente pentru a alimenta firul.
dacă doriți să conectați circuite integrate de siliciu în computere, este ideal să utilizați lipirea termosonică. Procedura ajută la asamblarea componentelor procesoarelor. În consecință, integrează circuitele laptopurilor și PC-urilor.
lipirea Termocompresiei implică îmbinarea a două metale cu un amestec de căldură și forță. Procesul ajută la protejarea pachetelor de dispozitive și a structurilor electrice împotriva montării pe suprafață.
lipirea plachetelor
lipirea plachetelor funcționează la nivelul plachetelor. Și este util pentru fabricarea:
- Optoelectronică
- sisteme Microelectromecanice (MEMS)
- Microelectronică
- sisteme Nanoelectromecanice (NEMS)
această tehnologie de ambalare asigură o încapsulare stabilă mecanic și închisă ermetic. În plus, gama sa de diametre este de 12 inci pentru producerea dispozitivelor microelectronice. În schimb, MEMS / NEMS are un interval de diametru de 4 până la 8 inci.
lipirea plăcilor ajută la protejarea structurilor interne sensibile ale NEMS și MEMS de influențele mediului. Exemple de impact asupra mediului sunt:
- specii oxidante
- temperatură
- Umiditate
- presiune înaltă
deci, pachetul trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
- disiparea căldurii
- menținerea optimă a fluxului de energie și informații
- încorporarea elementelor cu tehnologii diferite
- protecția împotriva influențelor mediului
- compatibilitatea cu periferia înconjurătoare
design de ambalare IC
proiectarea ambalajelor IC de generație următoare este cea mai bună modalitate de a realiza următoarele:
- densitate funcțională
- integrare eterogenă
- scalarea siliciului
în plus, pentru multe aplicații, este ideal pentru reducerea dimensiunii globale a pachetului.
prin urmare, ambalajele IC omogene și eterogene oferă o cale către următoarele:
- mai repede time-to-market
- siliciu randament reziliență
- funcționalitate îmbunătățită dispozitiv
astăzi, diverse platforme tehnologice IC au apărut, și îndeplinesc următoarele:
- performanță ridicată
- optimizări de putere
- rentabilitate
și satisfac nevoile diferitelor industrii precum:
- inteligență artificială (AI)
- calcul de înaltă performanță (HPC)
- aerospațială
- Medical
- IoT
- calcul mobil
- Automotive
- 5G
- realitate virtuală (VR)
- realitate augmentată (ar)
dar trebuie să observăm un lucru despre noile tehnologii de ambalare IC.
acestea aduc blocaje unice pentru metodologiile de Pachete învechite și instrumentele de proiectare.
deci, dacă echipa dvs. de proiectare trebuie să utilizeze aceste noi pachete IC, trebuie să facă un singur lucru.
ei trebuie să lucreze pentru a optimiza și verifica întregul lor sistem de inginerie. Asta înseamnă că nu se poate opri la elementele unice—trebuie să rulați totul.
de asemenea, ar trebui să știți acest fapt:
PCB laminat la scară mică sau bazat pe acumulare este destul de similar cu designul tradițional al substratului de ambalare IC. Și producătorii tradiționali de PCB pot proiecta și construi vechile pachete IC cu instrumente PCB modificate.
dar este un joc de minge diferit cu pachetele avansate moderne disponibile astăzi. Ei folosesc cele mai noi metode de fabricație, procese și materiale. În plus, ele sunt destul de asemănătoare cu procesele de turnătorie de siliciu.
ele necesită, de asemenea, o abordare nouă și inovatoare pentru a proiecta și verifica la fiecare nivel.
one IC Package Challenge fiecare inginer trebuie să evite
când se ocupă de cea mai recentă tehnologie de ambalare IC, inginerii trebuie să evite următoarele:
o agregare precisă a substraturilor—deoarece poate fi pasivă și activă în același timp.
deoarece substraturile și dispozitivele provin din surse diferite, un lucru este sigur. Proiectele de pachete IC vor veni în diferite formate, ceea ce este dificil.
soluție
vă va ajuta dacă rămâneți la curent cu cele mai recente pachete IC. Iar desenele trebuie să susțină și să includă:
- integrare multi-domeniu
- Golden signoff
- prototipuri digitale
- scalabilitate și gamă
- handoff de producție de precizie
împachetare
Nu putem sublinia importanța de a alege ambalajul IC corect suficient. Prin urmare, cu ambalajul perfect, nu vă veți face griji cu privire la coroziune sau deteriorarea PCB-ului.
de aceea am luat timp pentru a explica IC ambalare în detaliu.
deci, înainte de a decide cu privire la tipul de ambalaj IC de care aveți nevoie, luați în considerare acești factori:
- conectivitate
- Cost
- putere
- capacitate de asamblare
în acest fel, veți putea restrânge opțiunile la minimul minim.
deci, vă rugăm să ne anunțați ce ambalaj IC credeți că se va potrivi nevoilor dumneavoastră. De asemenea, sunteți bineveniți să vă împărtășiți gândurile și sugestiile contactându-ne.