Kiedy widzisz słowo; Opakowanie IC, co jest pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl?
Oczywiście, ochrona. A może bezpieczeństwo. Niezależnie od tego, jakie słowo wybierzesz, jest dopuszczalne. A to dlatego, że opakowanie IC umożliwia dłuższe wydłużenie pracy półprzewodników.
Jeśli jesteś inżynierem, powinieneś o nich wiedzieć. I to pomoże, jeśli używasz ich do pracy półprzewodników przez wiele lat bez tworzenia usterek.
To jest w porządku, jeśli nie wiesz o opakowaniu IC. Będziemy mówić o tym szeroko później w tym poście.
Ale jak to działa?
Opakowanie IC sprawia, że każdy chip w płytce PCB chroni przed możliwym stresem i elementami.
Więc, czy jesteś gotowy na jakąś dogłębną wiedzę na temat opakowań IC? Następnie przejdźmy do artykułu.
1. Co to jest opakowanie ic?
W prostych słowach zdefiniujemy opakowania ic, znane również jako opakowania układów scalonych.
Tak, odnosi się do każdego składnika, który ma urządzenie półprzewodnikowe. A pakiet jest obudowie, która otacza urządzenie obwodu. Dodatkowo, jego głównym celem jest zapobieganie urządzeniu z:
- Upośledzenie fizyczne
- korozja
Ale to nie wszystko.
Służy również jako platforma, która umożliwia styki elektryczne zamontowane na nim do podłączenia do płytki drukowanej.
Jeśli chodzi o opakowania IC, istnieją różne opcje do rozważenia. I to ze względu na różne dostępne obwody. Ponadto obwody te mają inne wymagania ze względu na ich powłokę zewnętrzną.
Na jakim etapie jest IC Packaging Essential?
Zazwyczaj opakowanie IC jest ostatnim etapem produkcji urządzeń półprzewodnikowych. W związku z tym na tym etapie komponent półprzewodnikowy jest chroniony w obudowie. I ten pakiet obudowy robi jedno. Chroni ic przed ewentualnym uszkodzeniem elementów zewnętrznych. Dodatkowo chroni go przed korozją.
Oto umowa.
Pakiet obudowy jest obudową. Jest odpowiedzialny za ochronę bloku urządzenia. A także przyczynia się do promowania ważnych składników. Jednym z nich są styki elektryczne. Komponenty te pomagają przenosić sygnały do płytki drukowanej urządzenia elektronicznego.
Historia opakowań międzyicholowych
Od 1970 roku technologia pakowania IC od stale się pochłonie. Początkowo zaczynali jako pakiet tablicy siatki kulowej (BGA). Większość producentów elektroniki również z niego korzystała.
Ale później, na początku XXI wieku, nowsze odmiany wyprzedziły pakiety tablicowe pin-grid.
Nazwali nowe odmiany:
- Plastikowe opakowanie płaskie quad
- Cienki mały pakiet konturowy
W miarę upływu czasu, kilku producentów, takich jak Intel przyniósł pakiety tablicy sieci lądowych do istnienia.
W międzyczasie, flip-chip ball siatki tablice (FCBGA) przekroczył BGA. I to ze względu na FCBGAs dom więcej pinów niż inne wzory pakietów.
Ponadto FCBGA posiada sygnały wejściowe i wyjściowe powyżej pełnej matrycy, w przeciwieństwie do krawędzi.
2. Różne rodzaje opakowań ic
Istnieje około dziesięciu różnych typów opakowań ic. Ale w tym artykule wymienimy cztery.
2.1 Pakiety do montażu przelotowego
To opakowanie IC jest konstrukcją montażową używaną do części elektronicznych. Obejmują one użycie ołowiu (Pb) na częściach, które wkładają do wywierconych otworów PŁYTKI DRUKOWANEJ.
Oni również się związane z klocków na odwrotnej stronie. Dzieje się tak za pomocą zwężonych maszyn do montażu wstawiania. Lub za pomocą ręcznego montażu, który jest umieszczenie strony.
Opakowanie do montażu przez otwory jest idealne do części, które nie nadają się do montażu powierzchniowego. Przykładem tego są półprzewodniki mocy cieplnej i duże transformatory.
2.2 Opakowanie do montażu powierzchniowego
Opakowanie IC do montażu powierzchniowego odnosi się do metody, w której elementy elektryczne są montowane bezpośrednio na zewnętrznej stronie płytki drukowanej.
Każde urządzenie elektryczne korzystające z tej metody pakowania ic jest urządzeniem montującym powierzchnię (SMD).
Ponadto pojawienie się technologii opakowań do montażu powierzchniowego pochłonęło opakowanie do montażu przez otwory.
Dlaczego tak było?
To dlatego, że SMT obsługiwane zwiększenie zautomatyzowanej produkcji. Umożliwia poprawę jakości i obniżenie kosztów.
Ale to nie wszystko.
Opakowanie montowane powierzchnią ma platformę, która pozwala na zamontowanie większej liczby komponentów w określonym obszarze.
Ponadto, w porównaniu do uchwytów otworów przelotowych, SMT jest mniejszy. A to dlatego, że ma mniejsze lub nie prowadzi. Plus, ma następujące właściwości:
- Styki płaskie
- Ołów różnych stylów lub krótkich szpilek
- Zakończenia na zewnątrz komponentu
- Matryca kulek lutowanych
2.3 Pakiety w skali chipów
Inną nazwą dla opakowań Chip-Scale jest opakowanie w kształcie chipa. Pochodzi z tej nazwy, ponieważ jest to jeden z niewielu pakietów, które są w rozmiarze chipa.
Ale to nie wszystko.
Aby pakiet ic został zakwalifikowany do skali chipa, musi spełniać następujące kryteria:
- Bądź jedną matrycą
- Posiadaj pakiet do montażu bezpośredniego powierzchniowego
- Mieć obszar, który jest mniejszy niż 1,2 razy większy od matrycy
W 1993 roku Gen Murakami z Hitachi Cable i Junichi Kasai z Fujitsu zaproponowali powyższą koncepcję. Jednak Mitsubishi Electric stworzyło pierwsze demo koncepcyjne.
Ale to nie tylko.
Technologia w skali wiórów wymaga następujących czynności:
Po pierwsze, interposer, gdzie kulki lub klocki się tworzą musi posiadać umrzeć. Opakowanie to jest podobne do technologii opakowania z siatki kulkowej typu flip-chip.
Po drugie, klocki mogą być drukowane lub wytrawiane bezpośrednio do wafla krzemowego. A to powoduje opakowanie, które prawie ma rozmiar matrycy krzemowej. Doskonałym przykładem takiego opakowania jest pakiet wiórowy na poziomie wody (WL-CSP) lub pakiet na poziomie wody (WLP).
W latach 90., produkcja WL-CSP rozpoczęła. Ale wiele firm zaczęło masowo produkować go na początku 2000 roku. Advanced Semiconductor Engineering jest doskonałym przykładem firmy, która masowo produkowała WL-CSP.
2.4 Tablica siatki kulowej
Siatka kulowa to rodzaj opakowania używanego do stałego montażu mikroprocesorów.
Ale to nie wszystko.
Pakiet zapewnia również więcej pinów łączących niż płaski lub podwójny pakiet in-line.
W związku z tym najlepszą częścią tego pakietu jest:
Można użyć całej dolnej powierzchni, nie tylko obwodu. A ślady łączące się z paczką prowadzą do kulek lub przewodów.
To nie tylko nie tylko.
Te kulki lub przewody łączą matrycę ze średnio krótszymi opakowaniami, które są tylko na obwodzie. W końcu pakiet zapewnia większą szybkość i lepszą wydajność.
Ponadto, jako inżynier, potrzebujesz precyzyjnej kontroli do urządzeń BGA. I to ze względu na bardzo delikatny system. W ten sposób większość firm trzyma się zautomatyzowanych procesów, aby uniknąć błędów.
3. Jakie są wymagane materiały dla pakietów ic i tryb montażu
Niezbędne są wymagane materiały użyte do budowy różnych pakietów międzyumiennych.
dlaczego?
To dlatego, że trzy czynniki ustanawiają podstawę pakietu. I są to:
- Właściwości chemiczne
- Właściwości fizyczne
- Właściwości elektryczne
Ale to nie wszystko.
Wydajność pakietu działa również jako czynnik ograniczający.
Przejdźmy więc do trzech podstawowych materiałów pakietowych.
3.1 Dla materiałów ołowiowych
Materiały ramy ołowiowej są dominującymi materiałami ic. W związku z tym inżynierowie używają ich głównie do wykończeń klejonych drutem i połączonych ze sobą matryc. Doskonałym przykładem jest złoto lub srebro.
Wykończenia te są platerowane w obszarze wiązania-ziemi za pomocą metody poszycia punktowego. W ten sposób zaoszczędzisz mnóstwo kosztów. A to dlatego, że metale szlachetne nie łączą się z hermetyzatorami z łatwością.
3.2 Dla opakowań ceramicznych
Inconel lub Alloy 42 jest częstym wyborem dla opakowań ceramicznych. dlaczego? To dlatego, że istnieje związek między stopami i CTE. Bliski mecz jest kluczową cechą ze względu na kruchość ceramiki.
Ale niskie CTE może mieć szkodliwy wpływ. A gorzej jest, jeśli zainstalujesz ostateczny zespół urządzeń montowanych powierzchniowo. Jednak wielkość CTE odgrywa znaczącą rolę. I możemy połączyć wszystko z niedopasowaniami najczęściej występujących podłoży PCB.
Musimy również zauważyć, że niższe metale CTE mają doskonałą reputację do pracy dobrze jak ramy ołowiu. Doskonale sprawdzają się w plastikowych opakowaniach typu DIP i ceramicznych.
Jednak miedziane materiały ołowiu są zwykle idealnym wyborem do montażu powierzchniowego opakowań z tworzyw sztucznych. A to dlatego, że mają zdolność i zgodność, aby zabezpieczyć złącza lutowniczy.
Ale to nie wszystko.
Miedź ma również wyższą przewodność, co jest świetnym plusem.
3.3 Materiały laminowane
W przypadku opakowań ic można zastąpić ramy ołowiowe materiałami laminowanymi. I przydają się, gdy masz wysokie liczby we/wy. A może szukasz poziomów wysokiej wydajności.
Ale oto, co powinieneś wiedzieć.
Od końca 1970 roku, laminaty istnieją. Następnie wykorzystali je do systemów chip-on-board. W związku z tym, jeśli dobrze przyjrzeć się chip-on-board, można zauważyć coś. Jest wyposażony we wszystkie niezbędne elementy wymagane w pakiecie.
Plus, posiada pakiet znajduje się w oryginalnym miejscu.
Poza tym pakiety laminatów służą jako ekonomiczne opcje. Jest jeszcze bardziej przystępny cenowo niż cienkie i grube podłoża ceramiczne. Tak więc większość inżynierów powszechnie go używać ze względu na jego wartość ekonomiczną.
Ponadto inżynierowie preferują nowsze laminaty organiczne o wyższych temperaturach. I to nie tylko dlatego, że jest opłacalne. Ale mają bardziej preferowane atrybuty elektryczne. Doskonałym przykładem jest niższa stała dielektryczna.
4. Materiały do mocowania matrycowego
Materiały do mocowania matryc są doskonałe do klejenia matrycy z podłożem. Proces ten może wydawać się łatwy na początku, ale ma różne wymagania. I to zależy od aplikacji.
Jednak w większości razy, mocowanie matrycy jest idealny do montażu wiązanych trzą i przekładów. Tak, to przewodzące temperaturowo. Ale w niektórych przypadkach jest przewodzący elektrycznie.
Ponadto proces przyłączania matrycowego nie może zawierać żadnych odkurzaczy w dołączonym materiale. W ten sposób można uniknąć gorących punktów na matrycy. A wraz ze wzrostem mocy wiórów materiału do mocowania matrycy, staje się ona bardziej wartościowa.
5. Hermetyzujące
Hermetyzowanie jest bardziej jak ostatni element pakietu IC. W związku z tym, ma podstawową funkcję ochrony. A hermetyzujące chronią delikatne druty i chipy przed środowiskiem i uszkodzeniami fizycznymi.
Tak, trzeba zastosować go z precyzją i starannością. W ten sposób zapobiegniesz zamiataniu drutu, co może spowodować zwarcie przewodów do siebie.
Ale to nie wszystko.
Jeśli chodzi o opakowania IC, istnieją trzy podstawowe rodzaje materiałów hermetyzujących, które są przydatne:
5.1 Mieszanki epoksydowe i epoksydowe
Mieszanka epoksydowa i epoksydowa jest dość popularna wśród producentów. W końcu żywice organiczne są najczęściej spotykane w zastosowaniach inżynierii strukturalnej. Plus, jest to korzystne połączenie wydajności cieplnej i właściwości w niskiej cenie.
5.2 Materiały silikonowe
Materiały silikonowe są drugim najpopularniejszym hermetyzantami. I przydają się do chipów IC. Bez wątpienia schematy przetwarzania i utwardzania materiałów krzemowych są podobne do żywic organicznych.
Ale ten materiał nie jest żywicą organiczną.
Istnieją dwa podstawowe rodzaje żywic silikonowych:
- Temperatura pokojowa-wulkanizable (RTV)
- Na bazie rozpuszczalnika
Można również osiągnąć utwardzanie (konwersja silikonu na ciało stałe) za pomocą różnych mechanizmów. I to zależy od rodzaju materiału silikonowego, który wybierzesz.
Jeśli chodzi o temperaturę pokojową wulkanizable, można go wyleczyć albo przez:
- Dodanie katalizatora
- Narażenie na wilgoć (wilgotność w pomieszczeniu)
Z drugiej strony, najczęstszym sposobem utwardzania żywic na bazie rozpuszczalników jest środek termiczny. Ale żywice na bazie rozpuszczalnika można naprawić tylko po odparowaniu rozpuszczalnika.
Żywice silikonowe są popularnym wyborem dla dostawców usług internetowych poszukujących zgodności. A to dlatego, że żywice te są elastyczne w różnych temperaturach (-650 do 1500C).
5.3 Poliimid
Ten hermetyzjusz nie jest tak popularny jak poprzednie na tej liście. Ponadto, rzadko można go znaleźć w die-attach preparatów klejących. Ale jest to dość powszechne, jeśli chodzi o elastyczne PCB. I to sprawia, że wspaniały wybór dzięki jego korzystne cechy, takie jak:
- Niezwykła odporność na chemikalia
- Imponujące właściwości elektryczne
- Ekstremalna trwałość
- Doskonała wytrzymałość na rozciąganie
- Stabilność w szerokim zakresie temperatur
- Duża odporność na ciepło
- Szeroki zakres temperatur pracy od -2000 do 3000C
6. Klejenie drutu
Klejenie drutu jest procesem przydatnym do produkcji urządzeń półprzewodnikowych. Polega ona również na nawiązywaniu połączeń między SI IC lub innym urządzeniem półprzewodnikowym a jego opakowaniem.
Klejenie drutu jest również przydatne, jeśli planujesz podłączyć układ scyny do innej elektroniki. Lub jeśli chcesz utworzyć połączenie między dwoma PCB. Metoda jest najbardziej opłacalna. I można go używać na częstotliwościach powyżej 100Hz.
Następujące materiały składają się na przewody wiążące:
- srebro
- glin
- złoto
- miedź
Druty złota są dość powszechne w klejeniu drutu. Ale jeśli masz bogate w azot środowisko montażowe, drut miedziany jest dobrym rozwiązaniem.
Jeśli chcesz ekonomiczną alternatywę, można klin wiązanie z drutu aluminiowego.
Zespoły w wiązanie drutu są w trzech formatach:
- Wiązanie klina ultradźwiękowego w temperaturze pokojowej
- Klejenie termokomunikujące
- Termosonic klejenie kuli
Wiązanie ultradźwiękowe obejmuje wiązanie matrycy i podłoża. Ponadto rozpoczyna się od użycia otworu w powierzchni złożenia komponentu do podawania drutu.
Jeśli chcesz podłączyć krzemowe układy scalone do komputerów, idealnie nadaje się do stosowania klejenia termosoniczego. A procedura pomaga złożyć komponenty procesorów. W związku z tym integruje obwody laptopów i komputerów.
Wiązanie termokompresyjne polega na połączeniu dwóch metali z mieszanką ciepła i siły. Proces ten pomaga chronić pakiety urządzeń i konstrukcje elektryczne przed montażem powierzchniowym.
7. Klejenie wafli
Klejenie płytek działa na poziomie wafli. I jest to przydatne do produkcji:
- Optoelektronika
- Systemy mikroelektromechaniczne (MEMS)
- mikroelektronika
- Systemy nanoelektromechaniczne (NEMS)
Ta technologia pakowania zapewnia, że istnieje mechanicznie stabilna i hermetycznie zamknięta hermetycznie zamknięta hermetyzacja. Ponadto, jego zakres średnic jest 12-calowy do produkcji urządzeń mikroelektroniki. Natomiast MEMS/NEMS ma zakres średnicy od 4 do 8 cali.
Klejenie płytek pomaga chronić wrażliwe struktury wewnętrzne NEMS i MEMS przed wpływem środowiska. Przykładem wpływu na środowisko są:
- Gatunki utleniające
- temperatura
- wilgoć
- Wysokie ciśnienie
Tak więc pakiet powinien spełniać następujące wymagania:
- Rozpraszanie ciepła
- Optymalna konserwacja przepływu energii i informacji
- Włączenie elementów z różnymi technologiami
- Ochrona przed wpływem środowiska
- Kompatybilność z otaczającymi je peryferiami
8. Projektowanie opakowań ic
Projektowanie opakowań ic nowej generacji jest najlepszym sposobem osiągnięcia następujących celów:
- Gęstość funkcjonalna
- Niejednorodna integracja
- Skalowanie krzemu
Ponadto w wielu aplikacjach jest to idealne rozwiązanie do zmniejszenia ogólnego rozmiaru opakowania.
W związku z tym jednorodne i heterogeniczne opakowania ic zapewniają drogę do następujących elementów:
- Krótszy czas na rynku
- Odporność na wydajność krzemu
- Ulepszona funkcjonalność urządzenia
Obecnie pojawiły się różne platformy technologiczne IC, które spełniają następujące wymagania:
- Wysoka wydajność
- Optymalizacja mocy
- Opłacalność
I zaspokajają potrzeby różnych branż, takich jak:
- Sztuczna inteligencja (AI)
- Obliczenia o wysokiej wydajności (HPC)
- Lotniczych
- medyczny
- Iot
- Komputery mobilne
- motoryzacyjny
- 5G
- Wirtualna rzeczywistość (VR)
- Rozszerzona rzeczywistość (AR)
Musimy jednak zwrócić uwagę na jedną rzecz dotyczącą nowych technologii pakowania ic.
Przynoszą one unikalne wąskie gardła dla przestarzałych metodologii pakietów i narzędzi projektowych.
Tak więc, jeśli twój zespół projektowy musi korzystać z tych nowych pakietów IC, muszą zrobić jedną rzecz.
Muszą pracować nad optymalizacją i weryfikacją całego systemu inżynieryjnego. Oznacza to, że nie możesz zatrzymać się na pojedynczych elementach — musisz uruchomić wszystko.
Ponadto, powinieneś wiedzieć ten fakt:
Laminat na małą skalę lub nagromadzenie pcb jest bardzo podobny do tradycyjnej konstrukcji podłoża do opakowań IC. A tradycyjni producenci PCB mogą projektować i budować stare pakiety IC za pomocą zmodyfikowanych narzędzi PCB.
Ale to inna gra w piłkę z nowoczesnymi zaawansowanymi pakietami dostępnymi obecnie. Wykorzystują najnowsze metody produkcji, procesy i materiały. Dodatkowo są one bardzo podobne do procesów odlewniczych krzemu.
Wymagają one również świeżego i innowacyjnego podejścia do projektowania i weryfikacji na każdym poziomie.
Jeden pakiet IC Wyzwanie Każdy Inżynier musi unikać
W przypadku najnowszych technologii pakowania ic inżynierowie muszą unikać następujących elementów:
Dokładna agregacja podłoży — ponieważ może być jednocześnie pasywna i aktywna.
Ponieważ podłoża i urządzenia pochodzą z różnych źródeł, jedno jest pewne. Projekty pakietów IC będą dostępne w różnych formatach, co jest trudne.
rozwiązanie
To pomoże, jeśli pobyt na bieżąco z najnowszymi pakietami IC. A projekty muszą wspierać i zawierać:
- Integracja z wieloma domenami
- Złoty znak
- Cyfrowe prototypowanie
- Skalowalność i zasięg
- Precyzyjne przekazanie produkcji
Zawijanie się
Nie możemy podkreślić, jak ważne jest, aby wystarczająco dobrać odpowiednie opakowanie IC. Dlatego dzięki idealnemu opakowaniu nie będziesz się martwić o korozję lub uszkodzenie płytki drukowanej.
Dlatego pobraliśmy czas, aby szczegółowo wyjaśnić opakowania IC.
Tak więc, zanim zdecydujesz się na rodzaj opakowania IC, którego potrzebujesz, rozważ następujące czynniki:
- Łączność
- koszt
- moc
- Pojemność montażowa
W ten sposób możesz zawęzić opcje do najbarmniejszego minimum.
Tak, proszę dać nam znać, które opakowanie IC twoim zdaniem będzie pasować do Twoich potrzeb. Ponadto, zapraszamy do dzielenia się swoimi przemyśleniami i sugestiami, kontaktując się z nami.