IC包装

ジャンプ先:IC包装とは何ですか？ |ICのパッケージとは何ですか|ICパッケージとは何ですか|ICパッケージの種類|IC設計上の考慮事項|ICパッケージの最も一般的なタイプとは何ですか|代替ICパッケー |ワイヤボンドアセンブリの種類|封止材|Icパッケージングの理解/ミレニアム回路からのICパッケージング

半導体が長年にわたって確実に動作するためには、各チップが素子や可能性のあるストレスから保護されたままであることが重要です。 それは2つの質問に私達を持って来ます–集積回路(IC)の包装は何であり、なぜそれはあなたの電子工学の適用のために必要ですか。 電子産業で働いていて、IC包装材料がどのように機能するかが明確でない場合は、IC包装の背後にある考え方の基本的な内訳を次に示します。

ICのパッケージは何ですか？

ICパッケージングとは、半導体デバイスを含む材料のことです。 パッケージは腐食か物理的な損傷からそれを保護し、プリント基板（PCB）にそれを接続する電気接触の土台を可能にするために回路材料を囲む場合で 集積回路にはさまざまな種類があり、そのため、外殻に関してはさまざまな種類の回路設計が異なるニーズを持つため、考慮すべきICパッケージングシス

ICパッケージとは何ですか？

ICパッケージングは半導体デバイス製造の最終段階です。 この段階では、半導体ブロックは、外部要素の損傷や経年による腐食効果からICを保護するパッケージで覆われます。 パッケージは本質的にブロックを保護し、また電子デバイスのサーキットボードに信号を渡す電気接触を促進するように設計されているencasementである。

ICパッケージング技術は、ボールグリッドアレイ（BGA）パッケージが最初に電子包装メーカーの間で使用されるようになった1970年代から進化してきました。 21世紀の夜明けに、パッケージの技術の新しい選択はピン格子配列のパッケージ、即ちプラスチッククォードの平らなパックおよび薄く小さい輪郭のパッケー 1990年代に入ると、インテルのようなメーカーは、ランドグリッドアレイパッケージの時代を迎えました。

一方、他のパッケージタイプよりも多くのピン数に対応するフリップチップボールグリッドアレイ（FCBGAs）は、Bgaに取って代わりました。 FCBGAには、エッジだけではなく、ダイ全体にわたって入力信号と出力信号が含まれています。

ICパッケージタイプ

icパッケージデザインを形成に基づいて分類するには、さまざまな方法があります。 そのため、ICパッケージには、リードフレームタイプと基板タイプの2種類があります。

ICパッケージの名前は何ですか？

ICパッケージの基本的な構造定義を超えて、さらなるカテゴリは二次的なタイプの相互接続を区別します。 ICパッケージのさまざまなカテゴリの詳細については、以下を参照してくださ:

• ピングリッドアレイ：これらはソケット用です。
• リードフレームおよびデュアルインラインパッケージ:これらのパッケージは、ピンが穴を通過するアセンブリ用です。
• チップスケールパッケージ：チップスケールパッケージは、ダイの面積の1.2倍未満の面積を持つシングルダイ、直接表面実装可能なパッケージです。
• クワッドフラットパック：鉛レス品種のリードフレームパッケージ。
• Quad flat no-lead：表面実装に使用されるチップのサイズの小さなパッケージ。
• マルチチップパッケージ: マルチチップパッケージ、またはマルチチップモジュールは、複数のIc、ディスクリート部品、半導体ダイを基板上に統合し、マルチチップパッケージがより大きなICに似ているようにします。
• エリアアレイパッケージ:これらのパッケージは、チップの表面積の任意の部分を相互接続に使用できるようにすることにより、スペースを節約しながら、最大の性能を提供します。

多くの企業がエリアアレイパッケージを利用していることに注意することが重要です。 この点で最も重要な例は、小さなチップスケールパッケージ（QFNパッケージと呼ばれることもあります）やより大きなパッケージなど、さまざまな形式のBGAパッケー BGAの構造は有機性基質を含み、最もよい適用はmultichipの構造にある。 マルチチップモジュールとパッケージは、システムオンチップ形式を使用するソリューションの主要な代替品です。 その他のオプションには、2段および2重表面相互接続パッケージがあります。

さらに、ウェハicアセンブリのカテゴリは、ウェハレベルパッケージング（WLP）として知られており、業界用語でキャッチしています。 ウェハレベルパッケージでは、ウェハの表面に構造が発生し、フリップチップのサイズのパッケージが作成されます。 別のウェハレベルパッケージは、従来のWLPソリューションのより高度なバージョンであるファンアウトウェハレベルパッケージ（FOWLP）です。 パッケージの外層が取り付けられた後にウェーハがダイシングされるWLPとは異なり、FOWLPウェーハダイシングが最初に発生します。

IC設計上の考慮事項

アプリケーションに適したICパッケージを選択するには、ICパッケージの製造に関わる幅広い設計上の考慮事項に関する技術情報 たとえば、ICパッケージに適した材料組成と基板を認識する必要があります。 また、リジッド基板とテープパッケージ基板の違いを知ることも重要です。 多くの企業はまた、リードフレームの代替として積層板を使用し、金属導体でうまく動作する基板を選択することを検討しています。

以下のトップの設計上の考慮事項のいくつかについての詳細を学びます。

材料組成

ICパッケージの性能は、化学、電気、材料の構成に大きく依存しています。 機能相違にもかかわらず、鉛フレームおよび積層のパッケージは両方物質的な構成に重く頼る。 鉛フレームのパッケージ、一般的なフォーマットは、点めっき方法と付す銀か金のワイヤー結束の終わりを使用する。 それはプロセスをより簡単、より現実的にさせる。

セラミックパッケージでは、合金42は基になる材料で動作するため、広く使用されている金属タイプです。 プラスチックパッケージでは、はんだ接合部を保護し、導電性を提供するため、銅リードフレームが好ましい。 ある特定の地域の方針が原因で、材料はまた表面の台紙のプラスチックパッケージの重大な要因の1つです。

欧州規格の改訂により、リード仕上げは次のレベルのパッケージングアセンブリに関する厳しい精査の問題となっています。 目的は容易に適用され、ずっと企業中の長い間のステープルである錫鉛はんだのための実行可能な取り替えを見つけることでした。 しかし、製造業者は、供給業者間の広範な競争のために、単一の解決策を中心に統一することはまだありません。 リードの問題は、今後しばらくの間、それ自体を解決する可能性は低いです。

リードフレームの代替

1970年代後半から、チップ-ボード-アセンブリのリードフレームの代替として積層板が登場しました。 今日、積層物は陶磁器の基質と比較されたとき相対的な費用効果によるICの包装の解決工業中広まっています。 最も普及した積層物は優秀な電気特徴を提供し、またより現実的の有機性の、高温タイプです。

適用基板

半導体パッケージの人気の高まりの中で、適用基板やインターポーザの需要も増加しています。 基板は、基板に機械的強度を与え、外部デバイスと接続することを可能にするICパッケージの一部です。 インターポーザは、パッケージ内のコネクティブルーティングを有効にします。 場合によっては、単語”substrate”および”interposer”は交換可能である。

リジッド基板とテープ基板の違い

パッケージ基板にはリジッド基板とテープ基板があります。 堅い基質はテープ基質が細く、適用範囲が広い一方、形でしっかりし、定義されている。 IC製造の初期には、基板はセラミック材料で構成されていました。 今日、ほとんどの基材は有機材料で作られています。

基板が複数の薄い層を積層して剛体基板を形成する場合は、積層基板と呼ばれます。 IC製造における最も一般的な積層基板の二つは、FR4とビスマレイミド-トリアジン（BT）です。 前者はエポキシで構成され、後者は高級樹脂材料である。

BT樹脂は、その絶縁性と低誘電率のために、ic業界で好まれている積層材料の一つとして浮上しています。 Bgaでは、BTがすべての基板の中で最も一般的に使用されています。 BTはまた破片のスケールのパッケージ(CSP)の積層物のための支持された樹脂になりました。 一方、世界中の競合他社は、市場が今後数年間でより競争力になるにつれて、おそらく全体的な価格を削減し、BTにそのお金のために実行を与えるため

硬質基板の代替として、テープ基板は主にポリイミドやその他のタイプの温度耐性、耐久性のある材料で作られています。 テープ基板の利点は、回路を同時に移動および搬送する能力であり、テープ基板は、高速で一定の動きの中で回路を搬送するディスクドライブおよび他の テープ基板の他の主な利点は、それらが適用された表面に重さのわずかな寸法を追加しないことを意味し、それらの低重量である。

金属導体を支援する基板

ICパッケージには、さまざまな相互接続機能に信号をルーティングできる金属導体も付属していなければなりません。 したがって、基材がこのプロセスを容易にするのを助けることが不可欠である。 基板は、チップの入力信号と出力信号をパッケージ内のシステム上の他の機能にルーティングします。 基板内の積層体に接着された箔、典型的には銅の配置は、金属導電性を達成する。 金およびニッケルの液浸の層は頻繁にinterdiffusionおよび酸化を防ぐために銅上の終わりとして加えられて得ます。

最も一般的なタイプのICパッケージは何ですか？

リードフレームは、最も一般的なICパッケージです。 これらのパッケージは、銀または金メッキ仕上げのワイヤボンド相互接続されたダイに使用します。 表面実装プラスチックパッケージの場合、製造業者はしばしば銅リードフレーム材料を使用する。 銅は非常に導電性が高く、非常に準拠しているため、この目的に有益です。

代替ICパッケージ材料と組立方法

多くのメーカーは、実際のリード仕上げリードフレームICパッケージから離れようとしていますが、長い間頻繁に使用されているため、一部のメーカーにとっては移行が困難です。 最も一般的なパッケージには、次のものがあります:

• デュアルインラインパッケージ:デュアルインラインパッケージは、長方形のICピースの水平エッジに沿って2列の電気ピンで構成されています。 デュアルインラインパッケージは、スルーホールまたはソケットのいずれかを備えた回路基板にマウントします。
• 小型外形パッケージ:薄型小型外形パッケージ(TSOP)は、水平エッジに沿って小さなピンを持つ長方形で構成されるIC部品です。 TSOPは、RAMおよびフラッシュメモリに電力を供給するIcで一般的です。
• クワッドフラットパッケージ: クワッドフラットパッケージ(QFP)は、4つのエッジのそれぞれにリード線を持つ、平坦で正方形のIC部品です。 QFPsはスルーホールマウントできず、このタイプのパッケージではソケットが利用可能なことはほとんどありません。 QFPsは、ピッチ範囲に応じて、32ピンまたは304ピンまでのピンを持つことができます。 QFPの変形は控えめおよび薄い含んでいます。 日本の電子機器メーカーは1970年代にQFPsを初めて使用したが、パッケージタイプは90年代初頭まで北米や欧州では牽引力を得ることはなかった。
• ボールグリッドアレイ: BGAは、コンピュータ機器で一般的に見られるチップを運ぶ表面実装パッケージです。 周囲のみが接続できる他のICパッケージとは異なり、底面全体がBGAに実装できます。 より短い球の関係、Bgaが原因ですべてのICのパッケージの最高速度のいくつかを提供する。 BGAは、RAMおよびスピーカーカードを含むRAMスティックおよびUSBカードで一般的です。 BGA上のはんだ付けプロセスには精度が必要です。

セラミックベースのパッケージなどの基板パッケージには、IconelやAlloy42のようなセラミックと熱膨張係数（CTE）が類似した合金が必要です。 ダイアタッチプロセスでは、ダイを特殊なダイアタッチ材で基板に接着し、フェイスアップワイヤーボンドアセンブリに使用できます。 これらはホットスポットにつながる可能性があるため、添付された材料のギャップを避けることが重要です。 優れたダイアタッチ材は、電気的および熱的に導電性があり、基板パッケージに最適です。

より高いパフォーマンスが必要な場合や、高いI/Oカウントを処理している場合は、代わりにラミネートを使用します。 積層のパッケージは陶磁器の基質へ優秀な低価格の代わりで、より低い比誘電率をまた備えている。

ダイアタッチ材とは何ですか？

ICパッケージには主に二つの機能があります。 第一は、外部要因が引き起こす可能性のある損傷からダイを保護することです。 第二は、入力と出力を管理しやすいファインピッチに再分配することです。 さらに、パッケージは積み重ねられたダイスからの熱細道を、きちんと指示する標準化された構造を提供する。 全体的に、構造は電気テストによりよく適し、間違いに対してより抵抗力がある。

ダイアタッチ材料は、ワイヤボンドの品質を低下させる可能性のあるガス放出を避けるために製造業者が設計する液体またはフィルム材料のいず これらの材料は応力緩衝材としても機能するため、CTEが基板と完全に一致しない場合、ダイは破壊されません。

ダイアタッチ材の適用方法にはさまざまな方法があり、そのうちのいくつかは他のものよりも複雑です。 使用の大半のために、ダイス付加はワイヤー結束が表面の表面にあるアセンブリで応用を得る。 いずれの場合も、ダイアタッチ材料は熱伝導性です。 ある特定のアセンブリで、ダイス付加はまた電気伝導性を提供する。 スポットがダイと一緒にあまりにも熱くなるのを防ぐために、製造業者は一般的に材料中の空隙を防止しようとします。 液体とフィルムの両方の材料をダイアタッチし、ガス放出に抵抗し、ダイを損傷から保護します。

ワイヤボンドアセンブリタイプ

ワイヤボンドアセンブリは三つの形式で提供されます:

• 熱圧縮の結合
• Thermosonic球の結合
• 室温の超音波くさびの結合

あなたが選ぶワイヤー結合アセンブリタイプは異なったアセンブリ機能と来ます。 窒素が豊富なアセンブリ環境がある場合は、代わりに銅線を使用することができますが、ワイヤボンディングは通常、金線を使用します。 アルミニウムワイヤーとのくさび結合は経済的な代わりである場合もあります。

超音波ボンディングは、部品アセンブリの表面の穴を通ってワイヤを送ることから始まります。 このプロセスには、ダイと基板の結合が含まれます。

熱ソニックボンディングは、シリコンIcをコンピュータに接続するために使用されるプロセスです。 このプロセスは、パーソナルコンピュータとラップトップの回路を統合する中央処理ユニットのコンポーネントを組み立てます。

熱ソニック結合は、熱、機械、超音波のエネルギーで構成されています。 このプロセスを行う機械には、電気エネルギーを圧電に変換するトランスデューサが含まれています。

熱圧着は、力と熱の混合によって二つの金属を接合する方法です。 この方法は、交互にウェーハボンディング、拡散ボンディング、固体溶接および圧力接合と呼ばれる。 熱圧着は、表面実装に先立って電気構造およびデバイスパッケージを保護します。 この方法は、表面および粒界の拡散を含む。

封止材

封止材はICパッケージの最後の部分であり、導体およびワイヤを環境および物理的損傷から保護するのに役立ちます。 それらはエポキシかエポキシのブレンド、シリコーン、polyimideまたはvulcanizable溶媒ベースか室温から作ることができます。 あなたが選ぶ部品の残りはあなたの集積回路およびあなたの適用の特定の必要性に左右される。

プリント回路基板は、産業環境および自動車環境で静電ダストに対して脆弱である可能性があります。 Pcbの機械的特性を保護するために、製造業者は現在、カプセル化樹脂を使用しています。

保護バリアとして、ポッティングと封止剤は、ほこりやその他の大気中の要素がPcbのメカニズムに害を与えるのを防ぐのに非常に効果的です。 十分な樹脂を使うと、encapsulantsは振動、衝撃および外的な要素の圧力からPCBsを保護できる。 適用が効果的に働くためには樹脂はさまざまで潜在的な労働環境の適合性のためにテストされて得なければならない。 これらの設定の単位の機能性はまた評価されて得るべきである。

ポッティングや封止樹脂の代替として、PCBの重量や寸法に影響を与えることなく、各ボードの形状にぴったりとし、強度と耐久性を提供するコンフォーマルコーティングを使用するメーカーもあります。 コーティングは一般に正常な大気設定でテストされて得ます。 各テストは検査の下でPCBの電気および機械機能に対するある特定のコーティングの効果を置きます。

封止材料には、三つの基本的な品種があります。 第一次材料はエポキシ、純粋または混ぜられてです。 エポキシは有機樹脂で構成されており、一般的に手頃な価格であるため、製造業者の間で人気があります。 封止剤ICチップに使用されるもう一つの一般的な材料は、炭素ベースではなく、したがって有機樹脂ではないシリコーンです。 シリコーン樹脂は一般に溶媒ベースである。 あるいは、いくつかの樹脂は室温加硫可能であり、水分との接触はそれらを硬化させることができる。 シリコーンは熱い、また冷たい設定の柔軟性が普及した原因である。

ポッティングおよび封止樹脂は、コンフォーマルコーティングと同様に、いくつかの異なる処方で提供されます。 各公式は大気条件の特定の範囲のために釣り合っている。 試験を通じて、製造業者は、特定の環境に最も適した製剤を決定することができます。 通常の状況では、ほとんどのタイプの樹脂およびコーティングはPCBのための十分な保護を提供します。 より粗い設定では、板は一般にアクリルのような特別な材料が付いているコートを、要求する。 PCBが水中に沈められた設定の使用のために意図されていれば、余分強さのコートは最も適した選択間にある。

シリコーン製の樹脂は、さまざまな環境で最適なPCB性能を提供します。 PCBの設計のために、シリコーンはポリウレタンかエポキシより一般に好まれます。 これらの最後の二つの間で、ポリウレタンは、様々な設定で、より信頼性の高い材料です。 ポリウレタン樹脂は塩水の液浸の保護として海洋の設定で有効である場合もあります。

ICパッケージングの理解

市場のトップを維持するためには、ICパッケージングの動向に遅れないことが重要です。 このようにして、競争力を維持し、IC包装材料市場に適切な投資を行うことができます。 様々な市場セグメントは、包装材料の価格、人気および入手可能性に影響を与える。 さらに、地域規模の傾向は、包装材料が世界の特定の地域で使用されているかどうかに影響を与える可能性があります。

IC市場のニュース、統計、動向については、ic業界の枠組みの中で、カテゴリや用途に応じて分類された半導体-IC包装材料市場レポートをお読みください。 業界内の専門家は、設計データ管理を使用して設計ソリューションに関する情報を収集し、レビューし、それぞれがメーカー、サプライヤー、小売業者としての洞察をテーブルにもたらし、バリューグリッド全体の全体像を提供します。

いつでも、自然災害、気候変動、政治的混乱、破壊的な技術、文化的変化など、突然の予期せぬ出来事が市場に影響を与える可能性がある。 ICフロントの利害関係者として、ICパッケージングの上に滞在するには、生産、供給、輸出、輸入、価格設定、完全性分析、包装材料の全体的な成長率に関する傾向を認識し、それに応じて計画、予算、収益を保護できるように定期的に検査する必要があります。

Millennium CircuitsからのICパッケージング

ご覧のように、電子システム用のICパッケージングには多くの要素があり、エレクトロニクス業界のプレーヤーとして、それらを理解し、高度なパッケージングの新たな開発、特に性能要件に関するコンポーネントにどのように影響するかについては、それらを理解し、最新のパッケージングの新しい開発に遅れないようにすることが不可欠です。 ICパッケージのいくつかの側面はおそらく今後数年間で比較的安定したままですが、他の側面は大幅に変更される可能性があり、ゲームに先んじて滞在 変更がどこに来る可能性があるかを知ることで、それらによりよく反応することができます。

さまざまな種類のICパッケージや回路やプリント基板に関連するものについて質問がある場合は、Millennium Circuits nowの専門家にお問い合わせください。 私達は私達の顧客の助力の広大な自尊心を持っています私達がと働く電子工学の完全な理解を取ります。 お客様がビジネスのために電子部品に関する最良の決定を下すことができるように、必要な設計および検証情報を提供して喜んでいます。