IC csomagolás

Ugrás: mi az IC csomagolás? | Mi az IC csomagolása / mi az IC csomagolás | IC csomagtípusok / IC tervezési szempontok / mi az IC csomag leggyakoribb típusa | alternatív IC Csomaganyagok és szerelési módszerek | Mi az a Die-Attach anyag? / Huzalkötéses szerelési típusok / Kapszulázók | az IC csomagolás megértése / IC csomagolás a Millennium Circuits-tól

ahhoz, hogy egy félvezető megbízhatóan működjön a sokéves használat során, elengedhetetlen, hogy minden chip védve maradjon az elemektől és a lehetséges feszültségektől. Ez két kérdést vet fel – mi az integrált áramkör (ic) csomagolás, és miért elengedhetetlen az elektronikai alkalmazásokhoz? Ha az elektronikai iparban dolgozik, és nem világos, hogy az IC csomagolóanyag hogyan működhet az Ön számára, itt van egy alapvető bontás az IC csomagolás mögött.

mi a csomag az IC-ben?

az IC csomagolás olyan anyagot jelent, amely félvezető eszközt tartalmaz. A csomag egy olyan tok, amely körülveszi az áramköri anyagot, hogy megvédje a korróziótól vagy a fizikai károsodástól, és lehetővé tegye a nyomtatott áramköri laphoz (PCB) csatlakozó elektromos érintkezők felszerelését. Számos különböző típusú integrált áramkör létezik, ezért különféle típusú IC csomagolási rendszereket kell figyelembe venni, mivel a különböző típusú áramköri terveknek különböző igényeik lesznek a külső héjuk tekintetében.

mi az IC csomagolás?

az IC csomagolás a félvezető eszközök gyártásának utolsó szakasza. Ebben a szakaszban a félvezető blokk egy olyan csomagba kerül, amely megvédi az IC-t a potenciálisan káros külső elemektől és az életkor korrozív hatásaitól. A csomag lényegében egy burkolat, amelynek célja a blokk védelme, valamint az elektromos érintkezők előmozdítása, amelyek jeleket továbbítanak az elektronikus eszköz áramköri lapjára.

az IC csomagolási technológia az 1970-es évek óta fejlődött, amikor a ball grid array (BGA) csomagok először használatba kerültek az elektronikai csomagoló gyártók körében. A 21. század hajnalán a csomagolási technológiák újabb lehetőségei háttérbe szorították a pin grid array csomagokat, nevezetesen a műanyag quad flat pack és a thin small outline Pack csomagot. A negyvenes évek előrehaladtával az olyan gyártók, mint az Intel, bevezették a land grid array csomagok korszakát.

eközben a flip-chip ball grid tömbök (Fcbga-k), amelyek több pin-számot tartalmaznak, mint más csomagtípusok, felváltották a BGA-kat. Az FCBGA bemeneti és kimeneti jeleket tartalmaz az egész szerszámon, szemben a szélekkel.

IC csomagtípusok

az IC csomagolási tervek kategorizálásának különféle módjai vannak a formáció alapján. Mint ilyen, kétféle IC csomag létezik: az ólomkeret típusa és az aljzat típusa.

mi az IC csomagok neve?

az IC-csomag alapvető szerkezeti meghatározásán túl további kategóriák különböztetik meg az összekapcsolás másodlagos típusait. Az IC-csomagok különböző kategóriáival kapcsolatos további információk az alábbiakban találhatók:

• Pin-grid array: ezek a socketing.
• Ólomkeret és kettős soros csomagok: ezek a csomagok olyan szerelvényekhez készültek, amelyekben a csapok lyukakon mennek keresztül.
• Chip scale package: a chip scale package egy egylapos, közvetlen felületre szerelhető csomag, amelynek területe kisebb, mint a szerszám területének 1,2-szerese.
• Quad flat pack: az ólommentes fajta ólomkeret-csomagja.
• Quad flat no-lead: egy apró csomag, akkora, mint egy chip, használt felületre szerelhető.
• Multichip csomag: A Multichip csomagok vagy multichip modulok több IC-t, diszkrét komponenst és félvezető meghalót integrálnak egy hordozóra, így a multichip csomag egy nagyobb IC-hez hasonlít.
• Area array csomag: ezek a csomagok maximális teljesítményt nyújtanak, miközben továbbra is helyet takarítanak meg, lehetővé téve a chip felületének bármely részének összekapcsolását.

fontos megjegyezni, hogy sok vállalat area array csomagokat használ. A legfontosabb példa erre a BGA csomag, amely különböző formátumokban érkezik, beleértve a tiny chip scale csomagokat — néha QFN csomagoknak nevezik — és nagyobb csomagokat. A BGA konstrukció szerves szubsztrátot tartalmaz, legjobb alkalmazása multichip szerkezetekben történik. A Multichip modulok és csomagok a rendszer-chip formátumot használó megoldások vezető alternatívái. További lehetőségek közé tartozik a kétlépcsős és a kettős felületű összekapcsolási csomagok.

ezenkívül az ostya IC-szerelvény kategóriája, az úgynevezett ostya-szintű csomagolás (WLP), megragadt az ipari nyelvhasználatban. Ostya szintű csomagokban az építkezés az ostya arcán történik, létrehozva egy flip chip méretű csomagot. Egy másik ostya szintű csomag a fan-out ostya szintű csomagolás (FOWLP), amely a hagyományos WLP megoldások fejlettebb változata. Ellentétben a WLP-vel, ahol az ostyát a csomagolás külső rétegeinek rögzítése után kockára vágják, a FOWLP ostya kockára vágása történik először.

IC tervezési szempontok

az alkalmazásokhoz megfelelő IC-csomag kiválasztása azzal kezdődik, hogy megismerjük az IC-csomagok gyártásával kapcsolatos tervezési szempontok széles skáláját. Például tisztában kell lennie az IC-csomag megfelelő anyagösszetételével és hordozóival. Fontos tudni a merev és a szalagcsomagolás közötti különbséget is. Sok vállalat fontolóra veszi a laminátumok használatát az ólomkeretek alternatívájaként, és olyan szubsztrátumokat választ, amelyek jól működnek a fémvezetőkkel.

Tudjon meg többet az alábbi legfontosabb tervezési szempontokról.

Anyagösszetétel

az IC-csomag teljesítménye nagymértékben függ a kémiai, elektromos és anyagösszetételétől. Funkcionális különbségeik ellenére mind az ólomkeret, mind a laminált csomagok nagymértékben támaszkodnak az anyagösszetételre. Ólomkeret csomagok, az uralkodó formátum, használjon ezüst vagy arany huzalkötéses felületeket, foltozással rögzítve. Ez egyszerűbbé és megfizethetőbbé teszi a folyamatot.

kerámia csomagolásokon a 42 ötvözet széles körben használt fémtípus, mivel az alapul szolgáló anyaggal működik. Műanyag csomagolásokon a réz ólomkeret előnyösebb, mert védi a forrasztási kötést és vezetőképességet biztosít. Bizonyos területeken alkalmazott politikák miatt az anyag a felületre szerelhető műanyag csomagok egyik kritikus tényezője is.

az európai szabványok felülvizsgálata miatt az ólombevonat intenzív ellenőrzés tárgyát képezte a következő szintű csomagolási szerelvényen. A cél az volt, hogy életképes helyettesítőket találjanak az ón-ólomforraszokhoz, amelyek könnyen alkalmazhatók, és régóta alapvető fontosságúak az egész iparágban. A gyártóknak azonban még egyetlen megoldás körül kell egyesülniük, részben a beszállítók közötti széles körű verseny miatt. A vezető kérdés valószínűleg nem oldódik meg egy ideig.

az Ólomkeretek alternatívája

az 1970-es évek végétől kezdve a laminátumok az ólomkeretek alternatívájaként jelentek meg a chip-to-board szerelvényekben. Ma a laminátumok széles körben elterjedtek az IC csomagolási megoldások iparában, a kerámia hordozókhoz képest relatív költséghatékonyságuk miatt. A legnépszerűbb laminátumok a szerves, magas hőmérsékletű típusok, amelyek kiváló elektromos jellemzőket biztosítanak, és megfizethetőbbek is.

alkalmazható hordozók

a félvezető csomagok népszerűségének növekedése közepette megnőtt az igény az alkalmazható hordozókra és interposerekre is. A hordozó az IC csomag része, amely megadja a tábla mechanikai szilárdságát, és lehetővé teszi a külső eszközökhöz való csatlakozást. Az interposer lehetővé teszi a kötésirányítást a csomagban. Bizonyos esetekben a “szubsztrát” és az “interposer” szavak felcserélhetők.

különbség a merev és szalag csomag hordozók

csomag hordozók jönnek merev és szalag fajták. A merev hordozók szilárdak és formájukban meghatározottak, míg a szalag hordozók vékonyak és rugalmasak. Az IC gyártás kezdeti napjaiban az aljzatok kerámia anyagból álltak. Ma a legtöbb szubsztrátum szerves anyagból készül.

ha egy szubsztrátum több vékony rétegből áll, amelyek merev szubsztrátumot képeznek, akkor laminált szubsztrátumnak nevezzük. Az IC-gyártás két leggyakoribb laminált szubsztrátuma az FR4 és a bismaleimide-triazine (BT). Az előbbi epoxiból áll, míg az utóbbi kiváló minőségű gyanta anyag.

részben szigetelési tulajdonságainak és alacsony dielektromos állandójának köszönhetően a BT gyanta az IC-iparban az egyik kedvelt laminált anyagként jelent meg. A BGA-Kon a BT az összes szubsztrát közül a leggyakrabban használt. A BT a chip scale package (CSP) laminátumok kedvelt gyantájává vált. Eközben a versenytársak világszerte új epoxi-és epoxi-keverék alternatívákat gyártanak, amelyek azzal fenyegetnek, hogy a BT-nek futnia kell a pénzéért, esetleg csökkentve az árakat, mivel a piac versenyképesebbé válik az elkövetkező években.

a merev hordozók alternatívájaként a szalag hordozók többnyire poliimidből és más típusú hőmérséklet-toleráns, tartós anyagokból készülnek. A szalaghordozók előnye, hogy képesek egyszerre mozgatni és hordozni az áramköröket, ami a szalaghordozókat az előnyben részesített választássá teszi a lemezmeghajtókban és más olyan eszközökben, amelyek áramköröket hordoznak gyors, állandó mozgás közepette. A szalagos hordozók másik fő előnye az alacsony súlyuk, ami azt jelenti, hogy még a legkisebb súlyosságot sem adják hozzá az alkalmazott felülethez.

a fémvezetőket segítő hordozóknak

az IC-csomagoknak olyan fémvezetőkkel is rendelkezniük kell, amelyek jeleket tudnak irányítani a különböző összekapcsolási funkciókhoz. Ezért elengedhetetlen, hogy a szubsztrátok elősegítsék ezt a folyamatot. A szubsztrátok a chip bemeneti és kimeneti jeleit csomagokban továbbítják a rendszer más funkcióihoz. A fólia, jellemzően réz elhelyezése, amely a hordozóban lévő laminátumokhoz van kötve, eléri a fém vezetőképességét. Az arany és nikkel merülő rétegeit gyakran alkalmazzák a réz felett, hogy megakadályozzák az interdiffúziót és az oxidációt.

mi a leggyakoribb típusú IC csomag?

az Ólomkeretek a leggyakoribb IC csomagok. Ezeket a csomagokat huzalkötéssel összekapcsolt szerszámokhoz használná, ezüst vagy aranyozott kivitelben. A felületre szerelhető műanyag csomagokhoz a gyártók gyakran réz ólomkeretes anyagokat használnak. A réz rendkívül vezetőképes és rendkívül kompatibilis, ezért hasznos lehet erre a célra.

alternatív IC csomagolási anyagok és összeszerelési módszerek

sok gyártó próbál elmozdulni a tényleges ólom kivitelű ólomkeret IC csomagoktól, de olyan gyakran használják őket olyan hosszú ideig, hogy egyesek számára nehéz átmenet. A leggyakoribb csomagok a következők:

• kettős inline csomagok: a kettős inline csomag két sor elektromos csapból áll egy téglalap alakú IC darab vízszintes széle mentén. A kettős inline csomag egy áramköri laphoz csatlakozik, akár átmenő furattal, akár aljzattal.
• kis vázlat csomagok: a vékony kis vázlat csomag (TSOP) egy IC komponens, amely téglalap alakú, kis csapokkal a vízszintes élek mentén. A TSOP-k gyakoriak az IC-ken, amelyek RAM-ot és flash memóriát táplálnak.
• négy lapos csomagok: A quad flat package (QFP) egy lapos, négyzet alakú IC komponens, amely mind a négy él mentén vezet. A QFPs-t nem lehet átmenő furatra szerelni, és az ilyen típusú csomagokhoz ritkán állnak rendelkezésre aljzatok. QFPs lehet kevesebb, mint 32 csapok vagy annyi, mint 304 csapok, attól függően, hogy a pályán tartományban. A QFP változatai közé tartozik az alacsony profilú és a vékony. A japán elektronikai gyártók először az 1970-es években használták a QFPs-t, bár a Csomagtípus Észak-Amerikában és Európában csak a 90-es évek elején nyert tapadást.
• golyós rács tömbök: A BGA egy chip-hordozó felületre szerelhető csomag, amelyet általában a számítógépes berendezésekben látnak. Más IC csomagokkal ellentétben, ahol csak a kerület csatlakozhat, a teljes alsó felület BGA-ra szerelhető. A rövidebb gömbcsatlakozások miatt a BGA-k az összes IC-csomag közül a legnagyobb sebességet kínálják. A BGA-k gyakoriak a RAM-kártyákon és az USB-kártyákon, beleértve a RAM-ot és a hangszórókártyákat is. A BGA forrasztási folyamata pontosságot igényel.

a Szubsztrátcsomagokhoz, például a kerámia alapú csomagokhoz olyan ötvözetre van szükség, amely hőtágulási együtthatójában (CTE) hasonló a kerámiához, mint az Iconel vagy az Alloy 42. A szerszámrögzítési folyamat során a szerszámot speciális szerszámrögzítő anyagokkal kötjük az aljzathoz, amelyeket felfordított huzalkötéses szerelvényben használhatunk. Fontos elkerülni a hézagokat a mellékelt anyagban, mivel ezek forró pontokhoz vezethetnek. Jó die-csatolja anyag elektromosan és hővezető, így ideális hordozó csomagok.

ehelyett laminátumot használna, ha nagyobb teljesítményre van szüksége, vagy ha magas I/O számmal foglalkozik. A laminált csomagok kiváló, alacsony költségű alternatívát jelentenek a kerámia hordozókkal szemben, és alacsonyabb dielektromos állandóval is rendelkeznek.

Mi Az A Die-Attach Anyag?

az IC csomag két elsődleges funkciót szolgál. Az első az, hogy megóvja a szerszámot a külső tényezők által okozott károktól. A második a bemenet és a kimenet újraelosztása egy kezelhető finom hangmagasságra. Ezenkívül a csomag szabványosított szerkezetet biztosít, amely megfelelően irányítja a termikus utat, távol a halmozott szerszámtól. Összességében a szerkezet jobban megfelel az elektromos teszteknek, és jobban ellenáll a hibáknak.

a Die-attach anyagok folyékony vagy filmanyagok, amelyeket a gyártók úgy terveznek, hogy elkerüljék a gázkibocsátást, ami ronthatja a huzalkötés minőségét. Ezek az anyagok stresszpufferként is szolgálnak, így a szerszám nem törik meg, ha a CTE nem egészen egyezik meg az aljzattal.

a szerszámrögzítő anyagok alkalmazásának különböző módszerei vannak, amelyek közül néhány bonyolultabb, mint mások. A legtöbb felhasználás, die-csatolja lesz alkalmazva szerelvények, ahol a huzal kötés az arcon a felület. A die-attach anyagok minden esetben hővezetőek. Bizonyos szerelvényeken a die-attach elektromos vezetőképességet is biztosít. Annak megakadályozása érdekében, hogy a foltok túl forróvá váljanak a szerszámmal együtt, a gyártók általában arra törekszenek, hogy megakadályozzák az anyag üregeit. Die-csatolja anyagok, mind a folyadék és a film, ellenállni outgassing és védi meghal a sérülésektől.

Huzalköteg szerelvény típusok

Huzalköteg szerelvények jönnek három formátumban:

• Thermo-kompressziós kötés
• Thermosonic golyós kötés
• szobahőmérséklet ultrahangos ékkötés

a választott huzalkötési szerelvény típusa különböző összeszerelési képességekkel rendelkezik. A huzalkötés általában aranyhuzalt használ, bár ehelyett rézhuzalt is használhat, ha nitrogénben gazdag összeszerelési környezete van. Az ékkötés alumínium huzallal gazdaságos alternatíva lehet.

az ultrahangos kötés egy huzal betáplálásával kezdődik, amely egy alkatrészegység felületén lévő lyukon keresztül vezet. A folyamat magában foglalja a szerszám és a szubsztrát kötést.

a Termoszonikus kötés A Szilícium IC-k számítógépekhez történő csatlakoztatására szolgáló eljárás. A folyamat összeállítja a központi feldolgozó egységek alkatrészeit, amelyek integrálják a személyi számítógépek és laptopok áramköreit.

a Termoszonikus kötések termikus, mechanikai és ultrahangos energiákból állnak. Az ezt a folyamatot végző gépek átalakítókat tartalmaznak, amelyek az elektromos energiát piezoelektromossággá alakítják.

a Termokompressziós kötés olyan módszer, amely két fémet erő és hő keverékével köt össze. A módszer felváltva nevezik ostya kötés, diffúziós kötés, szilárdtest hegesztés és nyomás csatlakozás. A termokompressziós kötés védi az elektromos szerkezeteket és az eszközcsomagokat a felületre szerelés előtt. A módszer magában foglalja a felület és a szemcsehatár diffúzióját.

Kapszulázók

a Kapszulázók az IC csomag utolsó darabja, és védik a vezetőt és a vezetékeket a környezeti és fizikai károktól. Készülhetnek epoxi vagy epoxi keverékekből, szilikonból, poliimidből vagy oldószer alapú vagy szobahőmérsékleten vulkanizálható. A többi kiválasztott komponens az integrált áramkörök és az alkalmazások egyedi igényeitől függ.

a nyomtatott áramköri lapok érzékenyek lehetnek az elektrosztatikus porra ipari és autóipari környezetben. A PCB-k mechanikai tulajdonságainak védelme érdekében a gyártók most kapszulázó gyantákat használnak.

védőgátként a cserepes és kapszulázó anyagok rendkívül hatékonyan megakadályozzák, hogy a por és más légköri elemek károsítsák a PCB-k mechanizmusait. Elegendő gyantával a kapszulázók megvédhetik a PCB-ket a rezgés, a sokk és a külső elemek feszültségeitől. Ahhoz, hogy az alkalmazás hatékonyan működjön, a gyantáknak meg kell vizsgálniuk alkalmasságukat különböző potenciális munkakörnyezetekben. Az egységek funkcionalitását ezekben a beállításokban szintén értékelni kell.

a cserepes és kapszulázó gyanták alternatívájaként egyes gyártók konform bevonatokat használnak, amelyek szorosan illeszkednek az egyes táblák alakjához, és szilárdságot és tartósságot kínálnak anélkül, hogy befolyásolnák a PCB súlyát vagy méreteit. A bevonatokat általában normál légköri körülmények között tesztelik. Minden teszt egy adott bevonat hatását a vizsgált PCB elektromos és mechanikai képességeire helyezi.

a kapszulázó anyagok három alapvető fajtából állnak. Az elsődleges anyag epoxi, akár tiszta, akár kevert. Az epoxik szerves gyantákból állnak, és általában megfizethetőek, ezért népszerűségük a gyártók körében. A kapszulázó IC chipekben használt másik széles körben elterjedt anyag a szilikon, amely nem szénalapú, ezért nem szerves gyanta. A szilikongyanták általában oldószer alapúak. Alternatív megoldásként egyes gyanták szobahőmérsékleten vulkanizálhatók, a nedvességgel való érintkezés pedig gyógyíthatja őket. A szilikonok népszerűek a meleg és hideg körülmények rugalmassága miatt.

a cserepes és kapszulázó gyanták többféle összetételben kaphatók, csakúgy, mint a konform bevonatok. Minden készítmény kiegyensúlyozott a légköri viszonyok meghatározott tartományához. A tesztelés révén a gyártók meghatározhatják, hogy mely készítmények a legalkalmasabbak az adott környezetekhez. Normál helyzetben a legtöbb gyanta és bevonat megfelelő védelmet nyújt a PCB számára. Keményebb körülmények között a deszkához általában speciális anyagból, például akrilból készült rétegre van szükség. Ha a NYÁK-t merülő környezetben való használatra szánják, akkor az extra szilárdságú bevonatok a legmegfelelőbbek.

a szilikonból készült gyanták optimális PCB teljesítményt nyújtanak számos környezetben. PCB-minták esetén a szilikon általában előnyösebb, mint a poliuretán vagy az epoxi. Az utóbbi kettő között a poliuretán a megbízhatóbb anyag különböző körülmények között. A poliuretán gyanták tengeri környezetben hatékonyak lehetnek, mint védelem a sós vízbe merítés során.

az IC csomagolás megértése

ahhoz, hogy a piac tetején maradjon, elengedhetetlen, hogy lépést tartson az IC csomagolás trendjeivel. Így versenyképes maradhat, és megfelelő befektetéseket hajthat végre az IC csomagolóanyagok piacán. A különböző piaci szegmensek befolyásolják a csomagolóanyagok árát, népszerűségét és elérhetőségét. Ezenkívül a regionális szintű trendek hatással lehetnek arra, hogy a csomagolóanyagok használata növekszik-e vagy csökken-e a világ bizonyos részein.

az IC-piac trendjeivel kapcsolatos hírek, statisztikák és információk tekintetében az érdekelt feleknek el kell olvasniuk a Semiconductor and IC Packaging Materials Market report-ot, amely kategóriák és alkalmazások szerint bontja a dolgokat, mindezt az IC-ipar keretein belül. Az iparág szakértői a tervezési adatok kezelését használják a tervezési megoldásokkal kapcsolatos információk összegyűjtésére és áttekintésére, mindegyik gyártóként, beszállítóként és kiskereskedőként hozza betekintést az asztalra, és teljes képet nyújt az értékrácsról.

bármely pillanatban hirtelen, váratlan események befolyásolhatják a piacot, beleértve a természeti katasztrófákat, az éghajlatváltozást, a politikai felfordulásokat, a zavaró technológiai és kulturális változásokat. Az IC fronton érdekelt félként az IC csomagolás tetején maradva fel kell ismernie a csomagolóanyagok gyártásával, szállításával, exportjával, importjával, árazásával, integritásának elemzésével és általános növekedési ütemével kapcsolatos tendenciákat, és rendszeresen meg kell vizsgálnia azokat, hogy ennek megfelelően tervezhesse, költségvethesse és megvédhesse bevételeit.

IC csomagolás a Millennium Circuits — tól

mint látható, az elektronikus rendszerek IC-csomagolásának számos eleme van, és az elektronikai ipar szereplőjeként elengedhetetlen megérteni őket, és lépést tartani a fejlett csomagolás új fejlesztéseivel-különös tekintettel arra, hogy ezek hogyan befolyásolják az alkatrészeket a teljesítménykövetelményekkel kapcsolatban. Az IC csomagolás egyes aspektusai valószínűleg viszonylag stabilak maradnak az elkövetkező években, míg mások jelentősen megváltozhatnak, és a játék előtt akarsz maradni. A változások valószínűségének ismerete lehetővé teszi, hogy jobban reagáljon rájuk.

ha bármilyen kérdése van az IC-csomagolás különféle típusaival vagy az áramkörökkel vagy nyomtatott áramköri lapokkal kapcsolatban,vegye fel a kapcsolatot a Millennium Circuits szakértőivel. Nagyon büszkék vagyunk arra, hogy segítjük ügyfeleinket abban, hogy teljes mértékben megértsék az elektronikát, amellyel dolgozunk. Örömmel biztosítjuk Önnek a szükséges tervezési és ellenőrzési információkat, hogy a legjobb döntéseket hozhassa az elektronikai alkatrészekkel kapcsolatban.