IC-emballage

gå til: hvad er IC-emballage? / Hvad er pakken med IC / hvad er IC-emballage | IC-pakketyper | IC-Designovervejelser | Hvad er den mest almindelige Type IC-pakke | Alternative IC-pakkematerialer og metoder til montering | hvad er Die-Attach-materiale? | Trådbindingstyper | indkapslinger / forståelse af IC-emballage / IC-emballage fra Millennium Circuits

for at en halvleder kan fungere pålideligt over mange års brug, er det afgørende for hver chip at forblive beskyttet mod elementerne og mulige belastninger. Det bringer os til to spørgsmål-Hvad er integreret kredsløb (ic) emballage, og hvorfor er det vigtigt for dine elektronik applikationer? Hvis du arbejder i elektronikindustrien og ikke er klar over, hvordan IC-emballagemateriale kan fungere for dig, er her en grundlæggende oversigt over ideen bag IC-emballage.

Hvad er pakken i IC?

IC-emballage henviser til det materiale, der indeholder en halvlederanordning. Pakken er en sag, der omgiver kredsløbsmaterialet for at beskytte det mod korrosion eller fysisk skade og tillade montering af de elektriske kontakter, der forbinder det med printkortet (PCB). Der er mange forskellige typer integrerede kredsløb, og derfor er der forskellige typer IC-emballagesystemdesign at overveje, da forskellige typer kredsløbsdesign vil have forskellige behov, når det kommer til deres ydre skal.

Hvad er IC emballage?

IC-emballage er det sidste trin i produktionen af halvlederindretninger. I løbet af dette trin bliver halvlederblokken dækket af en pakke, der beskytter IC ‘ en mod potentielt skadelige eksterne elementer og de ætsende virkninger af alder. Pakken er i det væsentlige en indkapsling designet til at beskytte blokken og også til at fremme de elektriske kontakter, der leverer signaler til kredsløbskortet på en elektronisk enhed.

IC emballageteknologi har udviklet sig siden 1970 ‘ erne, da ball grid array (BGA) pakker først kom i brug blandt elektronikemballageproducenter. I begyndelsen af det 21.århundrede overskyggede nyere muligheder inden for pakketeknologier pin grid array-pakker, nemlig plastfirkantet flad pakke og den tynde lille konturpakke. Efterhånden som noughties skred frem, producenter som Intel indvarslede æraen med land grid array-pakker.

i mellemtiden er flip-chip ball grid arrays (Fcbga ‘er), der rummer flere pin-tællinger end andre pakketyper, erstattet BGA’ er. FCBGA indeholder input-og udgangssignaler over hele matricen, i modsætning til kun kanterne.

IC-pakketyper

der er forskellige måder at kategorisere IC-emballagedesign baseret på dannelse. Som sådan er der to typer IC-pakker: blyrammetypen og substrattypen.

Hvad hedder IC-pakker?

ud over den grundlæggende strukturelle definition af en IC-pakke skelner yderligere kategorier sekundære typer sammenkobling. Yderligere information om de forskellige kategorier af IC-pakker kan findes nedenfor:

• Pin-grid array: disse er til socketing.
• Lead-frame og dual-inline pakker: disse pakker er til samlinger, hvor stifter går gennem huller.
• Chipskalapakke: en chipskalapakke er en enkelt-matrice, direkte overflademonterbar pakke med et område, der er mindre end 1,2 gange matricen.
• firkantet flad pakke: en blyrammepakke af den leadless sort.
• firkantet flad no-lead: en lille pakke, på størrelse med en chip, der bruges til overflademontering.
• Multichip pakke: Multichip-pakker eller multichip-moduler integrerer flere IC ‘ er, diskrete komponenter og halvlederdyser på et substrat, hvilket gør det så multichip-pakken ligner en større IC.
• array-pakke: disse pakker tilbyder maksimal ydelse, mens de stadig sparer plads ved at tillade, at enhver del af chipets overfladeareal bruges til sammenkobling.

det er vigtigt at bemærke, at mange virksomheder bruger array-pakker. Det vigtigste eksempel i denne henseende er BGA-pakken, som kommer i forskellige formater, herunder de små chipskalapakker — undertiden benævnt KFN — pakker-og større pakker. BGA-konstruktion involverer et organisk substrat, og dets bedste anvendelse er i multichip-strukturer. Multichip-moduler og pakker er de førende alternativer til løsninger, der bruger et system-on-chip-format. Andre muligheder omfatter de to-trins og dobbelt-overflade sammenkoblingspakker.

derudover har en kategori til vaffelmontering, kendt som vaffelemballage (VLP), fanget i industriens sprog. I pakker på vaffelniveau forekommer konstruktionen på vaffelens ansigt, hvilket skaber en pakke på størrelse med en flip-chip. En anden vaffelniveaupakke er fan-out vaffelniveaupakning (FOVLP), som er en mere avanceret version af konventionelle VVP-løsninger. I modsætning til en VLP, hvor skiven er terninger, efter at de ydre lag af emballagen er fastgjort, forekommer FOVLP-skiver først.

IC design overvejelser

valg af den rigtige IC-pakke til dine applikationer starter med at kende tekniske oplysninger om den brede vifte af design overvejelser, der går i at producere IC-pakker. For eksempel vil du være opmærksom på de rigtige materialesammensætninger og underlag til din IC-pakke. Det er også vigtigt at kende forskellen mellem stive og tape pakke substrater. Mange virksomheder overvejer også at bruge laminater som alternativer til blyrammer og vælge underlag, der fungerer godt med metalledere.

Lær mere om nogle af de bedste designovervejelser nedenfor.

materialesammensætning

udførelsen af en IC-pakke afhænger stort set af dens kemiske, elektriske og materielle makeup. På trods af deres funktionelle forskelle er blyramme-og laminatpakker begge stærkt afhængige af materialesammensætning. Blyrammepakker, det fremherskende format, brug sølv-eller guldtrådbindingsfinisher, fastgjort med en pletpletteringsmetode. Det gør processen enklere og mere overkommelig.

på keramiske pakker Er Alloy 42 en meget brugt metaltype, fordi den fungerer med det underliggende materiale. På plastemballage foretrækkes kobberlederrammen, fordi den beskytter loddefugen og giver ledningsevne. På grund af politikker i visse områder er materialet også en af de kritiske faktorer på overflademonterede plastpakker.

på grund af revisioner i europæiske standarder har den ledende finish været et spørgsmål om intens kontrol på næste niveau emballage samling. Målet har været at finde levedygtige erstatninger for tin-bly loddere, som let anvendes og har været en mangeårig hæfteklammer i hele branchen. Producenterne har dog endnu ikke samlet sig omkring en enkelt løsning, delvis på grund af den udbredte konkurrence blandt leverandører. Hovedproblemet vil sandsynligvis ikke løse sig selv i nogen tid fremover.

alternativ til Blyrammer

fra slutningen af 1970 ‘ erne opstod laminater som et alternativ til blyrammer i chip-to-board-samlinger. I dag er laminater udbredt i hele IC-emballageløsningsindustrien på grund af deres relative omkostningseffektivitet sammenlignet med keramiske underlag. De mest populære laminater er de organiske typer ved høj temperatur, som giver overlegne elektriske egenskaber og også er mere overkommelige.

anvendelige substrater

midt i stigningen i popularitet af halvlederpakker har der også været en øget efterspørgsel efter anvendelige substrater og interposere. Et substrat er den del af en IC-pakke, der giver brættet sin mekaniske styrke og gør det muligt at oprette forbindelse til eksterne enheder. Interposer muliggør forbindelsesrute i pakken. I nogle tilfælde er ordene “substrat” og “interposer” udskiftelige.

forskel mellem stive og Tape pakke substrater

pakke substrater kommer i stive og tape Sorter. Stive underlag er faste og defineret i deres form, mens båndunderlag er slanke og fleksible. I de tidlige dage af IC-fremstillingen bestod substrater af keramisk materiale. I dag er de fleste underlag lavet af organisk materiale.

hvis et substrat består af flere tynde lag stablet til dannelse af et stift substrat, er det kendt som et laminatsubstrat. To af de mest almindelige laminatsubstrater inden for IC-fremstilling er FR4 og bismaleimid-triasin (BT). Førstnævnte består af Epoksi, mens sidstnævnte er et højkvalitets harpiksmateriale.

delvis på grund af dets isoleringskvaliteter og lave dielektriske konstant er BT-harpiks opstået i IC-industrien som et af de foretrukne laminatmaterialer. På BGA ‘ er er BT den mest anvendte af alle substrater. BT er også blevet den foretrukne harpiks til Chip scale package (CSP) laminater. I mellemtiden fremstiller konkurrenter over hele kloden nye alternativer, som truer med at give BT et løb for sine penge, hvilket muligvis reducerer priserne generelt, da markedet bliver mere konkurrencedygtigt i de kommende år.

som et alternativ til stive underlag er båndsubstrater for det meste lavet af polyimid og andre typer temperaturtolerante, holdbare materialer. Fordelen ved båndsubstrater er deres evne til samtidig at bevæge og bære kredsløb, hvilket gør båndsubstrater til det foretrukne valg i diskdrev og andre enheder, der bærer kredsløb midt i hurtig, konstant bevægelse. Den anden største fordel ved båndsubstrater er deres lave vægt, hvilket betyder, at de ikke tilføjer selv den mindste dimension af tyngde til en påført overflade.

substrater til at hjælpe metalledere

IC-pakker skal også leveres med metalledere, der kan dirigere signaler til forskellige sammenkoblingsfunktioner. Derfor er det vigtigt, at substrater hjælper med at lette denne proces. Substrater rute input og output signaler af en chip til andre funktioner på et system i pakker. Placeringen af folie, typisk kobber, der er bundet til laminaterne i substratet opnår metal ledningsevne. Nedsænkning lag af guld og nikkel ofte få anvendt som finish over kobber for at forhindre interdiffusion og iltning.

Hvad er den mest almindelige type IC-pakke?

Blyrammer er de mest almindelige IC-pakker. Du ville bruge disse pakker til trådbinding sammenkoblede matricer, med en sølv eller forgyldt finish. Til overflademonterede plastpakker bruger producenter ofte kobber blyrammematerialer. Kobber er meget ledende og ekstremt kompatibelt, så det kan være gavnligt til dette formål.

Alternative IC-pakkematerialer og metoder til samling

mange producenter forsøger at bevæge sig væk fra de faktiske blyfinish-IC-pakker, men de har været i så hyppig brug så længe, at det er en vanskelig overgang for nogle. De mest almindelige pakker omfatter følgende:

• Dual inline pakker: en dual inline pakke består af to rækker af elektriske stifter langs de vandrette kanter af en rektangulær IC stykke. En dobbelt inline-pakke monteres på et printkort med enten et gennemgående hul eller en stikkontakt.
• små konturpakker: en tynd lille konturpakke (TSOP) er en IC-komponent, der består af en rektangulær form med små stifter langs de vandrette kanter. TSOPs er almindelige på IC ‘ er, der driver RAM og flashhukommelse.
• firkantede flade pakker: En firkantet flad pakke er en flad, firkantet IC-komponent med ledninger langs hver af de fire kanter. Der kan ikke monteres gennemgående huller, og stikkontakter er sjældent tilgængelige for pakker af denne type. Kan have så få som 32 ben eller så mange som 304 ben, afhængigt af tonehøjden. Varianter af KFP omfatter lav profil og tynd. Japanske elektronikproducenter brugte først FFP ‘er i 1970’ erne, selvom pakketypen ikke ville få trækkraft i Nordamerika og Europa før i begyndelsen af 90 ‘ erne.
• Ball grid arrays: En BGA er en chipbærende overflademonteringspakke, der ofte ses i computerudstyr. I modsætning til andre IC-pakker, hvor kun omkredsen kan forbinde, kan hele bundfladen monteres på en BGA. På grund af de kortere kugleforbindelser tilbyder BGA ‘ er nogle af de højeste hastigheder på alle IC-pakker. BGA ‘ er er almindelige på RAM-sticks og USB-kort, herunder RAM-og højttalerkort. Lodningsprocessen på en BGA kræver præcision.

Substratpakker, såsom keramikbaserede pakker, kræver en legering, der svarer til termisk ekspansionskoefficient (CTE) til keramik, som Iconel eller Alloy 42. I matricefastgørelsesprocessen binder vi matricen til underlaget med specielle matrice-vedhæftningsmaterialer, som vi kan bruge i front-up trådbindingsenhed. Det er vigtigt at undgå huller i det vedhæftede materiale, da disse kan føre til hot spots. Godt matrice-attach-materiale er elektrisk og termisk ledende, hvilket gør det ideelt til substratpakker.

du bruger laminat i stedet, hvis du har brug for højere ydelse eller har at gøre med høje I/O-tællinger. Laminatpakker er et fremragende billigt alternativ til keramiske underlag og har også en lavere Dielektrisk konstant.

Hvad Er Die-Attach Materiale?

IC-pakken tjener to primære funktioner. Den første er at beskytte matricen mod skader, som eksterne faktorer kan forårsage. Det andet er at omfordele input og output til en håndterbar fin tonehøjde. Derudover giver pakken en standardiseret struktur, der styrer den termiske vej korrekt væk fra den stablede matrice. Samlet set er strukturen bedre egnet til elektriske test og mere modstandsdygtig over for fejl.

Die-attach-materialer er enten flydende eller filmmaterialer, som producenterne designer for at undgå afgasning, hvilket kan forringe kvaliteten af trådbindingen. Disse materialer fungerer også som en stressbuffer, så matricen ikke brækker, hvis CTE ikke helt stemmer overens med underlaget.

der er forskellige metoder til at anvende die-attach materialer, hvoraf nogle er mere komplicerede end andre. Til de fleste anvendelser anvendes die-attach på samlinger, hvor trådbindingen er på overfladen af overfladen. I alle tilfælde er die-attach materialer termisk ledende. På visse samlinger giver die-attach også elektrisk ledningsevne. For at forhindre pletter i at blive for varme sammen med matricen, forsøger producenterne generelt at forhindre hulrum i materialet. Die-vedhæfte materialer, både flydende og film, modstå afgasning og beskytte dør mod skader.

Trådbindingstyper

Trådbindingsenheder kommer i tre formater:

• Termokompressionsbinding
• Termosonisk kuglebinding
• rumtemperatur ultralyd kilebinding

den trådbindende samlingstype, du vælger, kommer med forskellige monteringsfunktioner. Trådbinding bruger typisk guldtråd, selvom du i stedet kan bruge kobbertråd, hvis du har et nitrogenrigt monteringsmiljø. Kilebinding med aluminiumtråd kan være et økonomisk alternativ.

Ultralydsbinding starter med en Trådtilførsel gennem et hul i overfladen af en komponentenhed. Processen omfatter en matrice og substrat binding.

Termosonisk binding er en proces, der bruges til at forbinde silicium IC ‘ er til computere. Processen samler komponenterne i centrale behandlingsenheder, som integrerer kredsløb af personlige computere og bærbare computere.

Termosoniske bindinger er sammensat af termiske, mekaniske og ultralydsenergier. Maskinerne, der udfører denne proces, indeholder transducere, som omdanner elektrisk energi til piesoelektricitet.

Termokompressionsbinding er en metode, der forbinder to metaller gennem en blanding af kraft og varme. Metoden kaldes skiftevis vaffelbinding, diffusionsbinding, solid-state svejsning og trykforbindelse. Termokompressionsbinding beskytter elektriske strukturer og enhedspakker inden overflademontering. Metoden omfatter diffusion af overflade-og korngrænsen.

indkapslinger

indkapslinger er det sidste stykke af IC-pakken og tjener til at beskytte lederen og ledningerne mod miljømæssige og fysiske skader. De kan fremstilles af silicone, polyimid eller enten opløsningsmiddel-baserede eller stuetemperatur vulkaniserbare. Resten af de komponenter, du vælger, afhænger af de specifikke behov i dine integrerede kredsløb og dine applikationer.

printkort kan være sårbare over for elektrostatisk støv i industri-og bilmiljøer. For at beskytte PCBs mekaniske egenskaber bruger producenterne nu indkapslingsharpikser.

som en beskyttende barriere er potting og indkapslingsmidler yderst effektive til at forhindre støv og andre atmosfæriske elementer i at skade PCB ‘ ens mekanismer. Med tilstrækkelige harpikser kan indkapslere beskytte PCB ‘ er mod belastninger af vibrationer, stød og eksterne elementer. For at applikationen skal fungere effektivt, skal harpikser testes for deres egnethed i forskellige potentielle arbejdsmiljøer. Enhedernes funktionalitet i disse indstillinger bør også blive evalueret.

som et alternativ til indkapslingsharpikser bruger nogle producenter konforme belægninger, der passer til formen på hvert bræt og tilbyder styrke og holdbarhed uden at påvirke vægten eller dimensionerne på et printkort. Belægninger bliver generelt testet i normale atmosfæriske omgivelser. Hver test placerer effekten af en given belægning på de elektriske og mekaniske egenskaber ved et PCB, der undersøges.

Indkapslingsmaterialer findes i tre grundlæggende sorter. Det primære materiale er Epoksi, enten rent eller blandet. Epokser består af organiske harpikser og er generelt overkommelige, og dermed deres popularitet blandt producenterne. Et andet udbredt materiale, der anvendes i indkapslende IC-chips, er silikone, som ikke er kulstofbaseret og derfor ikke en organisk harpiks. Silikoneharpikser er generelt opløsningsmiddelbaserede. Alternativt er nogle harpikser stuetemperatur-vulkaniserbare, og kontakt med fugt kan helbrede dem. Silikoner er populære på grund af deres fleksibilitet i varme såvel som kolde indstillinger.

Indkapslingsharpikser findes i flere forskellige formuleringer, ligesom konforme belægninger. Hver formulering er afbalanceret for et specifikt udvalg af atmosfæriske forhold. Gennem test kan producenterne bestemme, hvilke formuleringer der er bedst egnet til bestemte miljøer. I en normal situation vil de fleste typer harpikser og belægninger tilbyde tilstrækkelig beskyttelse til et printkort. I hårdere indstillinger kræver et bræt generelt en frakke med specielt materiale, såsom akryl. Hvis printkortet er beregnet til brug i en nedsænket indstilling, er ekstrastyrkefrakker blandt de mest egnede muligheder.

harpikser lavet af silikone giver optimal PCB-ydeevne i en række miljøer. Til PCB-design foretrækkes silikone generelt frem for polyurethan eller Epoksi. Mellem de sidste to er polyurethan det mere pålidelige materiale i forskellige indstillinger. Polyurethanharpikser kan være effektive i marine omgivelser som beskyttelse ved nedsænkning af saltvand.

forståelse af IC-emballage

for at holde sig på toppen af markedet er det afgørende at holde sig ajour med tendenser inden for IC-emballage. På denne måde kan du forblive konkurrencedygtig og foretage de rigtige investeringer på markedet for IC-emballagemateriale. Forskellige markedssegmenter påvirker prisen, populariteten og tilgængeligheden af emballagematerialer. Derudover kan tendenser i regional skala påvirke, om emballagematerialer stiger og falder i brug i visse hjørner af verden.

for nyheder, statistik og information om tendenser på IC-markedet, bør interesserede parter læse Markedsrapporten for halvleder-og IC-emballagematerialer, der nedbryder tingene efter kategorier og applikationer, alt sammen inden for rammerne af IC-branchen. Eksperter inden for branchen bruger design data management til at indsamle og gennemgå oplysninger om designløsninger, der hver især bringer deres indsigt til bordet som producenter, leverandører og detailhandlere og giver et komplet billede fra hele værdinettet.

på ethvert givet tidspunkt kan pludselige, uventede begivenheder påvirke markedet, herunder naturkatastrofer, klimaændringer, politiske omvæltninger, forstyrrende teknologi og kulturelle skift. Som en interesseret part på IC front, opholder sig på toppen af IC emballage kræver, at du genkende tendenser med hensyn til produktion, levering, eksport, import, prissætning, integritet analyse og samlede vækstrate af emballagematerialer, og undersøge dem regelmæssigt, så du kan planlægge, budget i overensstemmelse hermed og beskytte dine indtægter.

IC — emballage fra Millennium Circuits

som du kan se, er der mange elementer i IC-emballage til elektroniske systemer, og som aktør i elektronikindustrien er det vigtigt at forstå dem og holde sig ajour med nye udviklinger inden for avanceret emballage-især hvad angår hvordan de påvirker dine komponenter vedrørende ydelseskrav. Nogle aspekter af IC-emballage vil sandsynligvis forblive relativt stabile i de kommende år, mens andre kan ændre sig markant, og du vil være foran spillet. At vide, hvor ændringer sandsynligvis kommer, giver dig mulighed for at reagere bedre på dem.

hvis du har spørgsmål om de forskellige typer IC-emballage eller noget relateret til kredsløb eller printkort, skal du kontakte eksperterne på Millennium Circuits nu. Vi sætter en enorm ære i at hjælpe vores kunder med at få en komplet forståelse af den Elektronik, vi arbejder med. Vi er glade for at give dig de design-og verifikationsoplysninger, du har brug for, så du kan træffe de bedste beslutninger om elektroniske komponenter til din virksomhed.