embalagem IC

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para um semicondutor funcionar de forma confiável ao longo de muitos anos de uso, é crucial que cada chip permaneça protegido dos elementos e possíveis tensões. Isso nos leva a duas perguntas-o que é embalagem de circuito integrado (IC) e por que é essencial para suas aplicações eletrônicas? Se você trabalha na indústria eletrônica e não está claro como o material de embalagem IC pode funcionar para você, aqui está uma análise básica da ideia por trás da embalagem IC.

Qual é o pacote no IC?

a embalagem IC refere-se ao material que contém um dispositivo semicondutor. A embalagem é uma caixa que envolve o material do circuito para protegê-lo contra corrosão ou danos físicos e permitir a montagem dos contatos elétricos que o conectam à placa de circuito impresso (PCB). Há muitos tipos diferentes de circuitos integrados, e, portanto, existem diferentes tipos de IC sistemas de embalagem de projetos para considerar, como diferentes tipos de projetos de circuitos terão necessidades diferentes quando se trata de sua casca exterior.

o que é a embalagem IC?

a embalagem IC é a última etapa na produção de dispositivos semicondutores. Durante este estágio, o bloco semicondutor é coberto por um pacote que protege o IC de elementos externos potencialmente prejudiciais e dos efeitos corrosivos da idade. O pacote é essencialmente um encasement projetado proteger o bloco e igualmente promover os contatos elétricos que entregam sinais à placa de circuito de um dispositivo eletrônico.

a tecnologia de embalagem IC evoluiu desde a década de 1970, quando os pacotes ball grid array (BGA) entraram em uso pela primeira vez entre os fabricantes de embalagens eletrônicas. No início do século 21, as opções mais recentes em tecnologias de pacotes eclipsaram pacotes de matriz de grade de pinos, ou seja, o pacote plano quad de plástico e o pacote de esboço pequeno fino. À medida que os anos noventa avançavam, fabricantes como a Intel inauguravam a era dos pacotes de matriz de grade terrestre.Enquanto isso, as matrizes de grade de bola flip-chip (FCBGAs), que acomodam mais contagens de pinos do que outros tipos de pacotes, substituíram os BGAs. O FCBGA contém sinais de entrada e saída em todo o dado, em oposição apenas às bordas.

tipos de pacotes IC

existem várias maneiras de categorizar projetos de embalagens IC com base na formação. Como tal, existem dois tipos de pacotes IC: o tipo de quadro de chumbo e o tipo de substrato.

quais são os nomes dos pacotes IC?

além da definição estrutural básica de um pacote IC, outras categorias distinguem os tipos secundários de interconexão. Mais informações sobre as diferentes categorias de pacotes IC podem ser encontradas abaixo:

• Pin-grid array: estes são para socketing.
• pacotes de estrutura de chumbo e linha dupla: esses pacotes são para conjuntos nos quais os pinos passam por orifícios.Pacote da escala da microplaqueta: um pacote da escala da microplaqueta é um único-dado, pacote montável de superfície direto, com uma área que seja menor de 1,2 vezes a área do dado.Pacote plano Quad: um pacote de quadro de chumbo da variedade sem chumbo.Quad Flat no-lead: um pacote minúsculo, o tamanho de um chip, usado para montagem em superfície.
• pacote Multichip: Pacotes Multichip, ou módulos multichip, integram vários ICs, componentes discretos e matrizes semicondutoras em um substrato, tornando-o assim que o pacote multichip se assemelha a um IC maior.
• pacote de matriz de área: esses pacotes oferecem desempenho máximo enquanto ainda conservam espaço, permitindo que qualquer parte da área de superfície do chip seja usada para interconexão.

é importante notar que muitas empresas utilizam pacotes de array de área. O exemplo mais importante a este respeito é o pacote BGA, que vem em vários formatos, incluindo os pequenos pacotes de escala de chip — às vezes chamados de pacotes QFN — e pacotes maiores. A construção BGA envolve um substrato orgânico, e sua melhor aplicação é em estruturas multichip. Módulos e pacotes Multichip são as principais alternativas para soluções que usam um formato system-on-chip. Outras opções incluem os pacotes de interconexão de duas etapas e de superfície dupla.

além disso, uma categoria para montagem de wafer IC, conhecida como wafer-level packaging (WLP), pegou na linguagem da indústria. Em pacotes de nível de wafer, a construção ocorre no rosto do wafer, criando um pacote do tamanho de um chip flip. Outro pacote de nível de wafer é fan-out wafer-level packaging (FOWLP), que é uma versão mais avançada das soluções WLP convencionais. Ao contrário de um WLP onde a bolacha é cortada em cubos depois que as camadas externas da embalagem são anexadas, o corte em cubos da bolacha FOWLP ocorre primeiro.

considerações de Design IC

escolher o pacote ic certo para suas aplicações começa com o conhecimento de informações técnicas sobre a ampla gama de considerações de design que entram na produção de pacotes IC. Por exemplo, você vai querer estar ciente das composições de materiais e substratos certos para o seu pacote IC. Também é importante saber a diferença entre substratos rígidos e de embalagem de fita. Muitas empresas também consideram o uso de laminados como alternativas para quadros de chumbo e substratos selecionados que funcionam bem com condutores de metal.

Saiba mais sobre algumas das principais considerações de design abaixo.

composição do Material

o desempenho de um pacote IC depende em grande parte de sua composição química, elétrica e material. Apesar de suas diferenças funcionais, os pacotes de estrutura de chumbo e laminado dependem fortemente da composição do material. Os pacotes do chumbo-quadro, o formato predominante, usam revestimentos da fio-ligação da prata ou do ouro, Unidos com um método do ponto-chapeamento. Isso torna o processo mais simples e acessível.

em embalagens de cerâmica, A Liga 42 é um tipo de metal amplamente utilizado porque funciona com o material subjacente. Em embalagens plásticas, a estrutura de chumbo de cobre é preferível porque protege a junta de solda e oferece condutividade. Devido às políticas em determinados territórios, o material é igualmente um dos fatores críticos em pacotes plásticos da montagem de superfície.

devido às revisões nas normas europeias, o acabamento de chumbo tem sido uma questão de intenso escrutínio na montagem de embalagens de próximo nível. O objetivo tem sido encontrar substituições viáveis para soldas de estanho-chumbo, que são facilmente aplicadas e têm sido um grampo de longa data em toda a indústria. No entanto, os fabricantes ainda precisam se unificar em torno de uma única solução, em parte devido à ampla concorrência entre os fornecedores. É improvável que o problema do lead se resolva por algum tempo.

alternativa aos quadros de chumbo

a partir do final dos anos 1970, os laminados surgiram como uma alternativa aos quadros de chumbo em conjuntos chip-to-board. Hoje, os laminados são difundidos em toda a indústria de soluções de embalagem IC, devido à sua relação custo-benefício quando comparados aos substratos cerâmicos. Os laminados mais populares são os tipos orgânicos de alta temperatura, que fornecem características elétricas superiores e também são mais acessíveis.

substratos aplicáveis

em meio ao aumento da popularidade dos pacotes de semicondutores, também houve um aumento da demanda por substratos e interpositores aplicáveis. Um substrato é a parte de um pacote IC que dá à placa sua resistência mecânica e permite que ela se conecte a dispositivos externos. O interposer permite o roteamento conectivo no Pacote. Em alguns casos, as palavras “substrato” e “interposer” são intercambiáveis.

diferença entre substratos rígidos e de embalagem de fita

os substratos de embalagem vêm em variedades rígidas e de fita. Os substratos rígidos são firmes e definidos em sua forma, enquanto os substratos de fita são finos e flexíveis. Nos primeiros dias da fabricação de IC, os substratos consistiam em material cerâmico. Hoje, a maioria dos substratos é feita de material orgânico.

se um substrato consiste em várias camadas finas empilhadas para formar um substrato rígido, é conhecido como substrato laminado. Dois dos substratos laminados mais comuns na fabricação de IC são FR4 e bismaleimida-triazina (BT). O primeiro consiste em epóxi, enquanto o último é um material de resina de alta qualidade.

devido em parte às suas qualidades de isolamento e baixa constante dielétrica, a resina BT surgiu na indústria de IC como um dos materiais laminados preferidos. Em BGAs, BT é o mais comumente usado de todos os substratos. BT também se tornou a resina favorecida para laminados chip scale package (CSP). Enquanto isso, os concorrentes em todo o mundo estão fabricando novas alternativas de epóxi e mistura de epóxi, que ameaçam dar à BT uma corrida por seu dinheiro, possivelmente reduzindo os preços em geral à medida que o mercado se torna mais competitivo nos próximos anos.

como alternativa aos substratos rígidos, os substratos de fita são feitos principalmente de poliimida e outros tipos de materiais duráveis e tolerantes à temperatura. A vantagem dos substratos de fita é sua capacidade de mover e transportar simultaneamente circuitos, o que torna os substratos de fita a escolha preferida em unidades de disco e outros dispositivos que transportam circuitos em meio a movimentos rápidos e constantes. A outra vantagem principal dos substratos de fita é seu baixo peso, o que significa que eles não adicionam nem a menor dimensão de peso a uma superfície aplicada.

substratos para auxiliar condutores de Metal

os pacotes IC também devem vir com condutores de metal que podem encaminhar sinais para vários recursos de interconexão. Portanto, é essencial que os substratos ajudem a facilitar esse processo. Substratos roteiam os sinais de entrada e saída de um chip para outros recursos em um sistema em pacotes. A colocação da folha, tipicamente cobre, que é ligada aos estratificações na carcaça consegue a condutibilidade do metal. Camadas de imersão de ouro e níquel geralmente são aplicadas como acabamentos sobre o cobre para evitar a interdifusão e oxidação.

Qual é o tipo mais comum de pacote IC?

os quadros de chumbo são os pacotes IC mais comuns. Você usaria esses pacotes para matrizes interconectadas de ligação de fio, com um acabamento prateado ou banhado a ouro. Para pacotes de plástico de Montagem Em superfície, os fabricantes costumam usar materiais de estrutura de chumbo de cobre. O cobre é altamente condutor e extremamente complacente, assim que pode ser benéfico para esta finalidade.

Alternate IC Package Materials and Methods for Assembly

muitos fabricantes estão tentando se afastar dos pacotes IC de estrutura de chumbo de acabamento de chumbo reais, mas eles estão em uso tão frequente há tanto tempo que é uma transição difícil para alguns. Os pacotes mais comuns incluem o seguinte:

• pacotes inline duplos: um pacote inline duplo consiste em duas fileiras de pinos elétricos ao longo das bordas horizontais de uma peça IC retangular. Um pacote inline duplo monta a uma placa de circuito com um Através-furo ou um soquete.
• pequenos pacotes de contorno: um pequeno pacote de contorno fino (TSOP) é um componente IC que consiste em uma forma retangular com pequenos pinos ao longo das bordas horizontais. TSOPs são comuns em ICs que alimentam RAM e memória flash.
• pacotes planos Quad: Um pacote plano quad (QFP) é um componente IC plano e quadrado com ligações ao longo de cada uma das quatro bordas. QFPs não pode ser montado através do furo, e os soquetes raramente estão disponíveis para pacotes deste tipo. QFPs pode ter apenas 32 pinos ou até 304 pinos, dependendo da faixa de pitch. As variantes do QFP incluem perfil baixo e fino. Os fabricantes de eletrônicos japoneses usaram QFPs pela primeira vez durante a década de 1970, embora o tipo de pacote não ganhasse tração na América do Norte e na Europa até o início dos anos 90.: Um BGA é um pacote de Montagem Em superfície de transporte de chips comumente visto em equipamentos de informática. Ao contrário de outros pacotes IC, onde apenas o perímetro pode se conectar, toda a superfície inferior pode ser montada em um BGA. Devido às conexões de bola mais curtas, os BGAs oferecem algumas das velocidades mais altas de todos os pacotes IC. BGAs são comuns em sticks de RAM e cartões USB, incluindo cartões de RAM e alto-falante. O processo de solda em um BGA requer precisão.

os pacotes de substrato, como pacotes à base de cerâmica, exigirão uma liga semelhante em coeficiente de expansão térmica (CTE) à cerâmica, como Iconel ou liga 42. No processo de fixação da matriz, ligamos a matriz ao substrato com materiais especiais de fixação da matriz, que podemos usar no conjunto de ligação de fio com face para cima. É crucial evitar lacunas no material anexado, pois isso pode levar a pontos quentes. O bom material do dado-anexo é eletricamente e termicamente condutor, fazendo o ideal para pacotes da carcaça.

você usaria laminado em vez disso, se precisar de maior desempenho ou estiver lidando com altas contagens de E/S. Os pacotes laminados são uma excelente alternativa de baixo custo aos substratos cerâmicos e também têm uma constante dielétrica mais baixa.

O Que É Material De Fixação Por Matriz?

o pacote IC serve duas funções primárias. A primeira é proteger o dado de danos que fatores externos podem causar. A segunda é redistribuir a entrada e a saída para um tom fino gerenciável. Adicionalmente, o pacote fornece uma estrutura estandardizada que dirija o caminho térmico corretamente, longe do dado empilhado. No geral, a estrutura é mais adequada para testes elétricos e mais resistente a erros.

os materiais de fixação são materiais líquidos ou de filme que os fabricantes projetam para evitar a desgaseificação, o que pode degradar a qualidade da ligação do fio. Estes materiais igualmente servem como um amortecedor do esforço, assim que o dado não fratura se o CTE não combina completamente acima com a carcaça.

existem diferentes métodos de aplicação de materiais de fixação, alguns dos quais são mais complicados do que outros. Para a maioria dos usos, Die-attach é aplicado em conjuntos onde a ligação do fio está na face da superfície. Em todos os casos, os materiais de fixação são termicamente condutores. Em certos conjuntos, Die-attach também fornece condutividade elétrica. Para evitar que as manchas fiquem muito quentes junto com a matriz, os fabricantes geralmente procuram evitar vazios no material. Os materiais do dado-anexo, líquido e filme, resistem a desgaseificação e protegem dados de dano.

Fio Bond Tipos de Montagem

Fio bond conjuntos vêm em três formatos:

• Termo-compressão de ligação
• Thermosonic ball bonding
• temperatura ultra wedge bonding

A ligação de fios tipo de montagem que você escolher vai vir com montagem diferentes capacidades. A ligação de fio normalmente usa fio de ouro, embora você possa usar fio de cobre se tiver um ambiente de montagem rico em nitrogênio. A ligação em cunha com fio de alumínio pode ser uma alternativa econômica.

a ligação ultrassônica começa com uma alimentação do fio através de um furo na superfície de um conjunto componente. O processo inclui uma ligação de matriz e substrato.

a ligação Termossônica é um processo usado para conectar ICs de silício a computadores. O processo reúne os componentes das unidades centrais de processamento, que integram os circuitos de computadores pessoais e laptops.

as ligações Termossônicas são compostas por energias térmicas, mecânicas e ultrassônicas. As máquinas que conduzem colocam esse processo contêm transdutores, que transformam energia elétrica em piezoeletricidade.

a ligação por termocompressão é um método que une dois metais através de uma mistura de força e calor. O método é alternadamente chamado de ligação de wafer, ligação de difusão, soldagem de estado sólido e junção de pressão. A ligação de termocompressão protege estruturas elétricas e pacotes de dispositivos antes da montagem em superfície. O método inclui a difusão da superfície e do limite de grãos.

encapsulantes

encapsulantes são a última peça do pacote IC e servem para proteger o condutor e os fios de danos ambientais e físicos. Eles podem ser feitos de misturas de epóxi ou epóxi, silicone, poliimida ou vulcanizável à base de solvente ou à temperatura ambiente. O restante dos componentes que você escolher dependerá das necessidades específicas de seus circuitos integrados e de seus aplicativos.As placas de circuito impresso podem ser vulneráveis à poeira eletrostática em ambientes industriais e automotivos. Para proteger as propriedades mecânicas dos PCBs, os fabricantes agora usam resinas de encapsulamento.

como barreira protetora, envasamento e encapsulantes são altamente eficazes na prevenção de poeira e outros elementos atmosféricos de prejudicar os mecanismos dos PCBs. Com resinas suficientes, os encapsulantes podem proteger os PCBs das tensões de vibração, choque e elementos externos. Para que a aplicação funcione efetivamente, as resinas devem ser testadas quanto à sua adequação em vários ambientes de trabalho potenciais. A funcionalidade das unidades nessas configurações também deve ser avaliada.

como alternativa às resinas de envasamento e encapsulamento, alguns fabricantes usam revestimentos conformados, que ajustam a forma de cada placa e oferecem resistência e durabilidade, sem afetar o peso ou as dimensões de um PCB. Os revestimentos geralmente são testados em ambientes atmosféricos normais. Cada teste coloca o efeito de um determinado revestimento nas capacidades elétricas e mecânicas de um PCB em exame.

os materiais encapsulantes vêm em três variedades básicas. O material primário é epóxi, puro ou misturado. Epoxies consistem em resinas orgânicas e são geralmente acessíveis, daí sua popularidade entre os fabricantes. Outro material difundido usado em chips encapsulantes IC é o silicone, que não é à base de carbono e, portanto, não é uma resina orgânica. As resinas de Silicone são geralmente à base de solvente. Alternativamente, algumas resinas são vulcanizáveis à temperatura ambiente e o contato com a umidade pode curá-las. Os Silicones são populares devido à sua flexibilidade em ambientes quentes e frios.

as resinas de envasamento e encapsulamento vêm em várias formulações diferentes, assim como os revestimentos conformados. Cada formulação é equilibrada para uma gama específica de condições atmosféricas. Por meio de testes, os fabricantes podem determinar quais formulações são mais adequadas para ambientes específicos. Em uma situação normal, a maioria dos tipos de resinas e revestimentos oferecerá proteção suficiente para um PCB. Em configurações mais duras, uma placa geralmente requer uma camada com material especial, como acrílico. Se o PCB for destinado ao uso em uma configuração submersa, os revestimentos de força extra estão entre as opções mais adequadas.

resinas feitas de silicone fornecem desempenho ideal de PCB em uma variedade de ambientes. Para projetos de PCB, o silicone é geralmente preferível ao poliuretano ou epóxi. Entre os dois últimos, O poliuretano é o material mais confiável em várias configurações. As resinas de poliuretano podem ser eficazes em ambientes marinhos como proteção na imersão em água salgada.

entendendo a embalagem IC

para se manter no topo do mercado, é crucial ficar a par das tendências nas embalagens IC. Dessa forma, você pode se manter competitivo e fazer os investimentos certos no mercado de materiais de embalagem IC. Vários segmentos de mercado afetam o preço, popularidade e disponibilidade de materiais de embalagem. Além disso, as tendências em escala regional podem impactar se os materiais de embalagem aumentam e caem no uso em certos cantos do mundo.

para notícias, estatísticas e informações sobre tendências no mercado de IC, as partes interessadas devem ler o relatório do mercado de Materiais De Embalagem De Semicondutores e IC, que divide as coisas de acordo com categorias e aplicações, tudo no âmbito da indústria de IC. Especialistas da indústria usam o gerenciamento de dados de design para coletar e revisar informações sobre soluções de design, cada uma trazendo suas idéias para a mesa como fabricantes, fornecedores e varejistas e fornecendo uma imagem completa de toda a grade de valor.A qualquer momento, eventos repentinos e inesperados podem impactar o mercado, incluindo desastres naturais, mudanças climáticas, convulsões políticas, tecnologia disruptiva e mudanças culturais. Como parte interessada na frente do IC, ficar por dentro da embalagem do IC exige que você reconheça as tendências em relação à produção, fornecimento, exportação, importação, preços, Análise de integridade e taxa de crescimento geral dos materiais de embalagem, e examine-os regularmente para que você possa planejar, orçamento de acordo e proteger sua receita.

IC Embalagem Do Millennium Circuitos

Como você pode ver, existem muitos elementos de IC embalagens para os sistemas electrónicos, e como um jogador na indústria eletrônica, é essencial para compreendê-los e ficar a par de novos desenvolvimentos em avançado, embalagens, especialmente a respeito de como elas afetam seus componentes relativas a requisitos de desempenho. Alguns aspectos da embalagem IC provavelmente permanecerão relativamente estáveis nos próximos anos, enquanto outros podem mudar significativamente, e você vai querer ficar à frente do jogo. Saber onde as mudanças provavelmente virão permite que você reaja melhor a elas.

se você tiver alguma dúvida sobre os vários tipos de embalagens IC ou qualquer coisa relacionada a circuitos ou placas de circuito impresso, entre em contato com os especialistas da Millennium Circuits now. Temos imenso orgulho em ajudar nossos clientes a ter uma compreensão completa dos eletrônicos com os quais trabalhamos. Temos o prazer de fornecer as informações de design e verificação necessárias para que você possa tomar as melhores decisões sobre componentes eletrônicos para o seu negócio.