ambalaj IC

Salt la: ce este ambalajul IC? | Care este pachetul IC | ce este ambalajul IC | tipuri de pachete IC / considerații de proiectare IC | care este cel mai frecvent tip de pachet IC | materiale și metode alternative de ambalare IC pentru asamblare / ce este materialul de atașare? / Wire Bond Assembly Types / Încapsulants | Understanding IC Packaging / IC Packaging From Millennium Circuits

pentru ca un semiconductor să funcționeze fiabil pe parcursul mai multor ani de utilizare, este esențial ca fiecare cip să rămână protejat de elemente și de eventualele solicitări. Acest lucru ne aduce la două întrebări-Ce este ambalajul cu circuit integrat (IC) și de ce este esențial pentru aplicațiile dvs. electronice? Dacă lucrați în industria electronică și nu sunteți clar cu privire la modul în care materialul de ambalare IC poate funcționa pentru dvs., iată o defalcare de bază a ideii din spatele ambalajului IC.

care este pachetul în IC?

ambalajul IC se referă la materialul care conține un dispozitiv semiconductor. Pachetul este o carcasă care înconjoară Materialul circuitului pentru a-l proteja de coroziune sau daune fizice și pentru a permite montarea contactelor electrice care îl conectează la placa de circuit imprimat (PCB). Există multe tipuri diferite de circuite integrate și, prin urmare, există diferite tipuri de modele de sisteme de ambalare IC de luat în considerare, deoarece diferite tipuri de modele de circuite vor avea nevoi diferite atunci când vine vorba de carcasa lor exterioară.

ce este ambalajul IC?

ambalajul IC este ultima etapă în producția de dispozitive semiconductoare. În această etapă, blocul semiconductor este acoperit într-un pachet care protejează IC de elementele externe potențial dăunătoare și de efectele corozive ale vârstei. Pachetul este în esență un înveliș conceput pentru a proteja blocul și, de asemenea, pentru a promova contactele electrice care transmit semnale către placa de circuit a unui dispozitiv electronic.

tehnologia de ambalare IC a evoluat din anii 1970, când pachetele ball grid array (BGA) au intrat în uz pentru prima dată în rândul producătorilor de ambalaje electronice. La începutul secolului 21, opțiunile mai noi din tehnologiile de pachete au eclipsat pachetele de matrice de rețea cu pini, și anume pachetul plat quad din plastic și pachetul subțire de contur mic. Pe măsură ce noughties a progresat, producători precum Intel au inaugurat era pachetelor de matrice land grid.

între timp, flip-chip ball grid arrays (Fcbga), care găzduiesc mai multe numere de pini decât alte tipuri de pachete, au înlocuit BGA-urile. FCBGA conține semnale de intrare și ieșire pe întreaga matriță, spre deosebire de doar marginile.

tipuri de pachete IC

există diferite moduri de a clasifica modelele de ambalaje IC pe baza formării. Ca atare, există două tipuri de pachete IC: tipul de cadru de plumb și tipul de substrat.

care sunt numele pachetelor IC?

dincolo de definiția structurală de bază a unui pachet IC, alte categorii disting tipurile secundare de interconectare. Mai multe informații despre diferitele categorii de pachete IC pot fi găsite mai jos:

• Pin-grid array: acestea sunt pentru socketing.
• pachete cu cadru de plumb și dual-inline: aceste pachete sunt destinate ansamblurilor în care știfturile trec prin găuri.
• pachet de scară cip: un pachet de scară cip este un singur mor, pachet montabil suprafață directă, cu o suprafață care este mai mică de 1,2 ori suprafața matriței.
• Quad Flat pack: un pachet cu cadru de plumb din soiul fără plumb.
• Quad plat fără plumb: un pachet mic, de dimensiunea unui cip, utilizat pentru montarea pe suprafață.
• pachet Multichip: Pachetele Multichip sau modulele multichip integrează mai multe circuite integrate, componente discrete și matrițe semiconductoare pe un substrat, făcându-l astfel încât pachetul multichip să semene cu un IC mai mare.
• area array package: aceste pachete oferă performanțe maxime, păstrând în același timp spațiul, permițând utilizarea oricărei porțiuni din suprafața cipului pentru interconectare.

este important să rețineți că multe companii utilizează pachete array area. Cel mai important exemplu în acest sens este pachetul BGA, care vine în diferite formate, inclusiv pachetele mici la scară de cip — denumite uneori pachete QFN — și pachete mai mari. Construcția BGA implică un substrat organic, iar cea mai bună aplicare a acestuia este în structuri multichip. Modulele și pachetele Multichip sunt principalele alternative la soluțiile care utilizează un format system-on-chip. Alte opțiuni includ pachetele de interconectare cu două trepte și cu două suprafețe.

în plus, o categorie pentru wafer IC assembly, cunoscută sub numele de wafer-level packaging (WLP), a prins în limbajul industriei. În pachetele la nivel de napolitane, construcția are loc pe fața napolitanei, creând un pachet de dimensiunea unui cip flip. Un alt pachet de nivel wafer este fan-out wafer-level packaging (FOWLP), care este o versiune mai avansată a soluțiilor WLP convenționale. Spre deosebire de un WLP în cazul în care napolitana este cubulete după straturile exterioare ale ambalajului sunt atașate, fowlp napolitana cubulete are loc mai întâi.

considerații de proiectare IC

alegerea pachetului IC potrivit pentru aplicațiile dvs. începe cu cunoașterea informațiilor tehnice despre gama largă de considerații de proiectare care intră în producerea pachetelor IC. De exemplu, veți dori să fiți conștienți de compozițiile și substraturile materiale potrivite pentru pachetul IC. De asemenea, este important să cunoașteți diferența dintre substraturile rigide și cele cu bandă. Multe companii iau în considerare, de asemenea, utilizarea laminatelor ca alternative la cadrele de plumb și selectează substraturi care funcționează bine cu conductorii metalici.

Aflați mai multe despre unele dintre considerațiile de proiectare de top de mai jos.

compoziția materialului

performanța unui pachet IC se bazează în mare măsură pe compoziția sa chimică, electrică și materială. În ciuda diferențelor lor funcționale, pachetele cu cadru de plumb și laminat se bazează foarte mult pe compoziția materialului. Pachetele cu cadru de plumb, formatul predominant, utilizează finisaje de legătură cu sârmă de argint sau aur, atașate cu o metodă de placare la fața locului. Acest lucru face procesul mai simplu și mai accesibil.

pe pachetele ceramice, aliajul 42 este un tip de metal utilizat pe scară largă, deoarece funcționează cu materialul subiacent. Pe ambalajele din plastic, cadrul de plumb din cupru este de preferat, deoarece protejează îmbinarea de lipit și oferă conductivitate. Datorită politicilor din anumite teritorii, materialul este, de asemenea, unul dintre factorii critici pe ambalajele din plastic montate pe suprafață.

datorită revizuirilor standardelor europene, finisajul principal a fost o chestiune de control intens asupra asamblării ambalajelor de nivel următor. Scopul a fost de a găsi înlocuitori viabile pentru aliaje de lipit staniu-plumb, care sunt ușor de aplicat și au fost un discontinue mult timp în întreaga industrie. Cu toate acestea, producătorii nu s-au unificat încă în jurul unei singure soluții, datorită parțial concurenței răspândite între furnizori. Este puțin probabil ca problema principală să se rezolve singură pentru o perioadă de timp.

alternativă la cadrele de plumb

începând cu sfârșitul anilor 1970, laminatele au apărut ca o alternativă la cadrele de plumb din ansamblurile chip-to-board. Astăzi, laminatele sunt răspândite în întreaga industrie a soluțiilor de ambalare IC, datorită rentabilității lor relative în comparație cu substraturile ceramice. Cele mai populare laminate sunt tipurile organice, la temperaturi ridicate, care oferă caracteristici electrice superioare și sunt, de asemenea, mai accesibile.

substraturi aplicabile

pe fondul creșterii popularității pachetelor semiconductoare, a existat, de asemenea, o cerere crescută de substraturi și interpozitoare aplicabile. Un substrat este partea unui pachet IC care conferă plăcii rezistența mecanică și îi permite să se conecteze cu dispozitive externe. Interpozitorul permite rutarea conectivă în pachet. În unele cazuri, cuvintele “substrat” și “interposer” sunt interschimbabile.

diferența dintre substraturile pachetului Rigid și bandă

substraturile pachetului vin în varietăți rigide și de bandă. Substraturile rigide sunt ferme și definite în forma lor, în timp ce substraturile cu bandă sunt subțiri și flexibile. În primele zile ale fabricării IC, substraturile constau din material ceramic. Astăzi, majoritatea substraturilor sunt fabricate din material organic.

dacă un substrat este format din mai multe straturi subțiri stivuite pentru a forma un substrat rigid, acesta este cunoscut sub numele de substrat laminat. Două dintre cele mai comune substraturi laminate din fabricarea IC sunt FR4 și bismaleimidă-triazină (BT). Primul este format din epoxid, în timp ce acesta din urmă este un material de rășină de înaltă calitate.

datorită parțial calităților sale de izolare și constantei dielectrice scăzute, rășina BT a apărut în industria IC ca unul dintre materialele laminate favorizate. Pe BGA, BT este cel mai frecvent utilizat dintre toate substraturile. BT a devenit, de asemenea, rășina favorizată pentru laminatele chip scale package (CSP). Între timp, concurenții din întreaga lume produc noi alternative epoxidice și epoxidice, care amenință să dea BT o cursă pentru banii săi, reducând eventual prețurile în general, pe măsură ce piața devine mai competitivă în anii următori.

ca alternativă la substraturile rigide, substraturile cu bandă sunt în mare parte fabricate din poliimidă și alte tipuri de materiale rezistente la temperatură. Avantajul substraturilor cu bandă este capacitatea lor de a muta și transporta simultan circuite, ceea ce face ca substraturile cu bandă să fie alegerea preferată în unitățile de disc și alte dispozitive care transportă circuite pe fondul unei mișcări rapide și constante. Celălalt avantaj principal al substraturilor cu bandă este greutatea lor redusă, ceea ce înseamnă că nu adaugă nici cea mai mică dimensiune de greutate unei suprafețe aplicate.

substraturi pentru asistarea conductorilor metalici

pachetele IC trebuie, de asemenea, să vină cu conductori metalici care pot direcționa semnalele către diferite caracteristici de interconectare. Prin urmare, este esențial ca substraturile să contribuie la facilitarea acestui proces. Substraturile direcționează semnalele de intrare și ieșire ale unui cip către alte caracteristici ale unui sistem în pachete. Plasarea foliei, de obicei a cuprului, care este legată de laminatele din substrat realizează conductivitatea metalului. Straturile de imersie de aur și nichel se aplică adesea ca finisaje peste cupru pentru a preveni interdifuzia și oxidarea.

care este cel mai frecvent tip de pachet IC?

cadrele de plumb sunt cele mai frecvente pachete IC. Ați folosi aceste pachete pentru matrițe interconectate cu legătură de sârmă, cu un finisaj argintiu sau placat cu aur. Pentru ambalajele din plastic montate pe suprafață, producătorii folosesc adesea materiale cu cadru de plumb din cupru. Cuprul este foarte conductiv și extrem de conform, deci poate fi benefic în acest scop.

materiale alternative de pachete IC și metode de asamblare

mulți producători încearcă să se îndepărteze de pachetele IC cu plumb, dar au fost utilizate atât de frecvent atât de mult timp încât este o tranziție dificilă pentru unii. Cele mai comune pachete includ următoarele:

• pachete duble inline: un pachet dual inline este format din două rânduri de știfturi electrice de-a lungul marginilor orizontale ale unei piese IC dreptunghiulare. Un pachet dual inline se montează pe o placă de circuit fie cu o gaură de trecere, fie cu o priză.
• pachete mici de contur: un pachet subțire de contur mic (TSOP) este o componentă IC care constă dintr-o formă dreptunghiulară cu știfturi mici de-a lungul marginilor orizontale. TSOP – urile sunt comune pe IC-urile care alimentează memoria RAM și memoria flash.
• pachete plate Quad: Un pachet quad flat (QFP) este o componentă IC plană, pătrată, cu cabluri de-a lungul fiecăreia dintre cele patru margini. QFPs nu poate fi montat prin orificiu, iar prizele sunt rareori disponibile pentru pachete de acest tip. QFP-urile pot avea până la 32 de pini sau până la 304 pini, în funcție de intervalul de pitch. Variantele QFP includ profil redus și subțire. Producătorii japonezi de electronice au folosit pentru prima dată QFPs în anii 1970, deși tipul de pachet nu ar câștiga tracțiune în America de Nord și Europa până la începutul anilor ’90.
• matrice de grilă cu bile: Un BGA este un pachet de montare pe suprafață care transportă cipuri, văzut în mod obișnuit în echipamentele informatice. Spre deosebire de alte pachete IC, unde se poate conecta doar perimetrul, întreaga suprafață inferioară se poate monta pe un BGA. Datorită conexiunilor cu bile mai scurte, BGA-urile oferă unele dintre cele mai mari viteze ale tuturor pachetelor IC. BGA – urile sunt frecvente pe stick-urile RAM și cardurile USB, inclusiv cardurile RAM și difuzoarele. Procesul de lipire pe un BGA necesită precizie.

pachetele de substrat, cum ar fi pachetele pe bază de ceramică, vor necesita un aliaj care este similar în coeficientul de dilatare termică (CTE) cu ceramica, cum ar fi Iconel sau aliajul 42. În procesul de atașare a matriței, legăm matrița de substrat cu materiale speciale de atașare a matriței, pe care le putem folosi în ansamblul de legătură cu sârmă cu fața în sus. Este esențial să evitați golurile din materialul atașat, deoarece acestea pot duce la puncte fierbinți. Materialul bun de atașare a matriței este conductiv electric și termic, ceea ce îl face ideal pentru pachetele de substrat.

ați folosi laminat în schimb dacă aveți nevoie de performanțe mai mari sau aveți de-a face cu un număr mare de I/O. Pachetele Laminate sunt o alternativă excelentă la costuri reduse la substraturile ceramice și au și o constantă dielectrică mai mică.

Ce Este Materialul De Atașare?

pachetul IC servește două funcții principale. Primul este de a proteja mor de daune factori externi ar putea provoca. Al doilea este de a redistribui intrarea și ieșirea la un pas fin gestionabil. În plus, pachetul oferă o structură standardizată care direcționează calea termică în mod corespunzător, departe de matrița stivuită. În general, structura este mai potrivită pentru testele electrice și mai rezistentă la erori.

materialele die-attach sunt fie materiale lichide, fie materiale de film pe care producătorii le proiectează pentru a evita degazarea, ceea ce ar putea degrada calitatea legăturii de sârmă. Aceste materiale servesc, de asemenea, ca tampon de stres, astfel încât matrița nu se fracturează dacă CTE nu se potrivește cu substratul.

există diferite metode de aplicare a materialelor die-attach, dintre care unele sunt mai complicate decât altele. Pentru majoritatea utilizărilor, die-attach se aplică pe ansambluri în cazul în care legătura de sârmă este pe fața suprafeței. În toate cazurile, materialele atașate la matriță sunt conductive termic. La anumite ansambluri, die-attach oferă, de asemenea, conductivitate electrică. Pentru a împiedica petele să se încălzească prea mult împreună cu matrița, producătorii încearcă, în general, să prevină golurile din material. Die-atașați materiale, atât lichid și film, rezista outgassing și de a proteja moare de daune.

tipuri de asamblare de legătură de sârmă

ansambluri de legătură de sârmă vin în trei formate:

• termo-compresie lipirea
• termosonic mingea lipirea
• temperatura camerei cu ultrasunete pană lipirea

sârmă lipirea asamblare TIp alegeți va veni cu diferite capacități de asamblare. Lipirea sârmei folosește de obicei sârmă de aur, deși puteți utiliza sârmă de cupru în schimb dacă aveți un mediu de asamblare bogat în azot. Lipirea cu sârmă de aluminiu poate fi o alternativă economică.

lipirea cu ultrasunete începe cu o alimentare de sârmă printr-o gaură din suprafața unui ansamblu de componente. Procesul include o legătură de matriță și substrat.

lipirea Termosonică este un proces utilizat pentru conectarea IC-urilor de siliciu la computere. Procesul asamblează componentele unităților centrale de procesare, care integrează circuitele computerelor personale și laptopurilor.

legăturile Termosonice sunt compuse din energii termice, mecanice și ultrasonice. Mașinile care conduc acest proces conțin traductoare, care transformă energia electrică în Piezoelectricitate.

termocompresia este o metodă care unește două metale printr-un amestec de forță și căldură. Metoda se numește alternativ lipire de napolitane, lipire prin difuzie, sudare în stare solidă și îmbinare sub presiune. Lipirea termocompresiei protejează structurile electrice și pachetele de dispozitive înainte de montarea pe suprafață. Metoda include difuzia suprafeței și a graniței de cereale.

Încapsulanții

Încapsulanții sunt ultima piesă a pachetului IC și servesc la protejarea conductorului și a firelor de deteriorarea mediului și fizică. Pot fi fabricate din amestecuri epoxidice sau epoxidice, silicon, Poliimidă sau fie pe bază de solvent, fie la temperatura camerei vulcanizabile. Restul componentelor pe care le alegeți vor depinde de nevoile specifice ale circuitelor integrate și ale aplicațiilor dvs.

plăcile cu circuite imprimate pot fi vulnerabile la praful electrostatic în mediile industriale și auto. Pentru a proteja proprietățile mecanice ale PCB-urilor, producătorii folosesc acum Rășini de încapsulare.

ca barieră de protecție, ghivecele și încapsulanții sunt foarte eficienți în prevenirea prafului și a altor elemente atmosferice de a afecta mecanismele PCB-urilor. Cu rășini suficiente, încapsulanții pot proteja PCB-urile de solicitările vibrațiilor, șocurilor și elementelor externe. Pentru ca aplicația să funcționeze eficient, rășinile trebuie testate pentru adecvarea lor în diferite medii de lucru potențiale. Funcționalitatea unităților în aceste setări ar trebui, de asemenea, să fie evaluată.

ca alternativă la rășinile de ghiveci și încapsulare, unii producători folosesc acoperiri conforme, care fixează forma fiecărei plăci și oferă rezistență și durabilitate, fără a afecta greutatea sau dimensiunile unui PCB. Acoperirile sunt, în general, testate în condiții atmosferice normale. Fiecare test plasează efectul unei acoperiri date asupra capacităților electrice și mecanice ale unui PCB examinat.

materialele Încapsulante vin în trei soiuri de bază. Materialul primar este epoxidic, fie pur, fie amestecat. Epoxiile constau din rășini organice și sunt, în general, accesibile, de unde și popularitatea lor în rândul producătorilor. Un alt material răspândit utilizat în cipurile IC încapsulante este siliconul, care nu este pe bază de carbon și, prin urmare, nu este o rășină organică. Rășinile siliconice sunt în general pe bază de solvent. Alternativ, unele rășini sunt vulcanizabile la temperatura camerei, iar contactul cu umezeala le poate vindeca. Siliconii sunt populari datorită flexibilității lor atât la cald, cât și la rece.

rășinile de ghiveci și încapsulare vin în mai multe formulări diferite, la fel ca și acoperirile conforme. Fiecare formulare este echilibrată pentru o gamă specifică de condiții atmosferice. Prin testare, producătorii pot determina ce formulări sunt cele mai potrivite pentru anumite medii. Într-o situație normală, majoritatea tipurilor de rășini și acoperiri vor oferi o protecție suficientă pentru un PCB. În setări mai dure, o placă va necesita, în general, un strat cu material special, cum ar fi acrilicul. Dacă PCB-ul este destinat utilizării într-un cadru scufundat, straturile extra-rezistente sunt printre cele mai potrivite opțiuni.

rășinile din silicon asigură performanțe PCB optime într-o gamă largă de medii. Pentru modelele PCB, siliconul este, în general, preferabil poliuretanului sau epoxidului. Între cele două ultime, poliuretanul este materialul mai fiabil în diferite setări. Rășinile poliuretanice pot fi eficiente în mediul marin ca protecție în imersia în apă sărată.

înțelegerea IC Packaging

pentru a păstra pe partea de sus a pieței, este esențial să stați la curent cu tendințele în IC packaging. În acest fel, puteți rămâne competitiv și puteți face investițiile potrivite pe piața materialelor de ambalare IC. Diverse segmente de piață afectează prețul, popularitatea și disponibilitatea materialelor de ambalare. În plus, tendințele la scară regională pot influența dacă materialele de ambalare cresc și scad în utilizare în anumite colțuri ale lumii.

pentru știri, statistici și informații despre tendințele pieței IC, părțile interesate ar trebui să citească Raportul pieței materialelor de ambalare semiconductoare și IC, care descompune lucrurile în funcție de categorii și aplicații, toate în cadrul industriei IC. Experții din industrie folosesc managementul datelor de proiectare pentru a colecta și revizui informații despre soluțiile de proiectare, fiecare aducându-și informațiile la masă în calitate de producători, furnizori și comercianți cu amănuntul și oferind o imagine completă din întreaga rețea de valori.

în orice moment, evenimente bruște și neașteptate pot avea impact asupra pieței, inclusiv dezastre naturale, schimbări climatice, răsturnări politice, tehnologii perturbatoare și schimbări culturale. În calitate de parte interesată pe frontul IC, rămânerea pe partea de sus a ambalajelor IC necesită recunoașterea tendințelor privind producția, furnizarea, exportul, importul, prețurile, analiza integrității și rata generală de creștere a materialelor de ambalare și examinarea lor în mod regulat, astfel încât să puteți planifica, bugeta în consecință și să vă protejați veniturile.

IC Packaging From Millennium Circuits

după cum puteți vedea, există multe elemente pentru IC packaging pentru sistemele electronice și, ca jucător în industria electronică, este esențial să le înțelegeți și să fiți la curent cu noile evoluții în ambalajele avansate — în special în ceea ce privește modul în care acestea afectează componentele dvs. în ceea ce privește cerințele de performanță. Unele aspecte ale ambalajului IC vor rămâne probabil relativ stabile în următorii ani, în timp ce altele se pot schimba semnificativ și veți dori să rămâneți în fața jocului. Știind unde vor veni schimbările vă permite să reacționați mai bine la ele.

dacă aveți întrebări despre diferitele tipuri de ambalaje IC sau orice altceva legat de circuite sau plăci de circuite imprimate, contactați acum Experții de la Millennium Circuits. Ne mândrim imens în a ajuta clienții noștri să aibă o înțelegere completă a electronicii cu care lucrăm. Suntem bucuroși să vă oferim informațiile de proiectare și verificare de care aveți nevoie, astfel încât să puteți lua cele mai bune decizii cu privire la componentele electronice pentru afacerea dvs.