Pakiranje čipsa

Lupina, ki se uporablja za namestitev čipa polprevodniškega integriranega vezja, ima vlogo pri nameščanju, pritrditvi, tesnjenju, zaščiti čipa in izboljšanju elektrotermične zmogljivosti, poleg tega pa je tudi most za komunikacijo med notranjim svetom čipa in zunanjim vezjem – kontakti na čipu so povezani z ohišjem embalaže z žicami. Na zatičih so ti zatiči povezani z drugimi napravami prek žic na tiskani plošči. Zato ima embalaža pomembno vlogo za CPE in druga integrirana vezja LSI.

Odkar je družba Intel Corporation leta 1971 zasnovala in izdelala 4-bitne mikroprocesorske čipe, so se v zadnjih 20 letih CPE razvili od Intel 4004, 80286, 80386, 80486 do Pentiuma, PⅡ, PⅢ, P4, od 4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit se je razvil v 64-bit; glavna frekvenca se je razvila od MHz do današnjih GHz; število tranzistorjev, integriranih v čipu CPE, je poskočilo z več kot 2000 na več kot 10 milijonov; obseg tehnologije izdelave polprevodnikov se je spremenil iz SSI, MSI, LSI, VLSI (IC zelo velikega obsega) v ULSI. Število vhodno/izhodnih (I/O) zatičev paketa se postopoma poveča od ducatov do stotin in lahko celo doseže 2000. Vse to je precejšnja sprememba.

Pogosto uporabljena integrirana vezja

Pogosto uporabljena integrirana vezja

Vsi že poznajo CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon ... Mislim, da bi lahko našteli dolg seznam kot nekaj. Ko pa gre za embalažo procesorjev in drugih velikih integriranih vezij, tega ne ve veliko ljudi. Tako imenovani paket se nanaša na lupino, ki se uporablja za namestitev čipa polprevodniškega integriranega vezja. Ne igra le vloge nameščanja, pritrditve, tesnjenja, zaščite čipa in povečanja toplotne prevodnosti, ampak služi tudi kot most med notranjim svetom čipa in zunanjim vezjem – kontaktom na čipu. Žice so povezane z zatiči na ohišju paketa, ti zatiči pa so povezani z drugimi napravami prek žic na tiskanem vezju. Zato ima embalaža pomembno vlogo za CPE in druga integrirana vezja LSI (Large Scalc Integrat~on), pojav nove generacije CPE pa pogosto spremlja uporaba novih oblik pakiranja. Tehnologija pakiranja čipov je šla skozi več generacij sprememb, od DIP, QFP, PGA, BGA do CSP in nato do MCM, tehnični indikatorji so iz generacije v generacijo vedno bolj napredni, vključno z razmerjem med površino čipa in površino paketa. vse bližje 1, velja. Frekvenca postaja vse višja in temperaturna odpornost vedno boljša. Povečano število kegljev, zmanjšan naklon kegljev, zmanjšana teža, izboljšana zanesljivost.

Enkapsulacija komponent

Paket PQFP (Plastic Quad Flat Package) ima zelo majhno razdaljo med zatiči čipa, zatiči pa so zelo tanki. Na splošno obsežna ali ultra velika integrirana vezja sprejmejo to obliko paketa in število nožic je na splošno več kot 100. Čipi, pakirani v tej obliki, morajo uporabljati tehnologijo SMD (Surface Mount Device Technology) za spajkanje čipa na matično ploščo. Čipov, ki jih namesti SMD, ni treba izvrtati lukenj na matični plošči in imajo običajno izdelane spajkalne spoje za ustrezne nožice na površini matične plošče. Poravnajte zatiče čipa z ustreznimi spajkalnimi spoji in nato lahko izvedete spajkanje z glavno ploščo. Tako spajkane čipe je težko razstaviti brez posebnega orodja.

Čipi, pakirani po metodi PFP (Plastic Flat Package), so v osnovi enaki metodi PQFP. Edina razlika je v tem, da je PQFP na splošno kvadraten, medtem ko je PFP lahko kvadraten ali pravokoten.

Lastnosti:

1. Primeren je za tehnologijo površinske montaže SMD za namestitev in ožičenje na tiskanih vezjih.

2. Primerno za visokofrekvenčno uporabo. ⒊Enostavno upravljanje in visoka zanesljivost.

4. Razmerje med površino čipa in površino paketa je majhno.

80286, 80386 in nekatere matične plošče 486 v procesorjih serije Intel uporabljajo ta paket.

Za spajkanje ali odspajkanje SMD, PQFP in PFP itd.:

BGA kroglične mreže array

Z razvojem tehnologije integriranih vezij so zahteve glede pakiranja integriranih vezij strožje. To je zato, ker je tehnologija pakiranja povezana s funkcionalnostjo izdelka. Ko frekvenca IC preseže 100MHz, lahko tradicionalna metoda pakiranja povzroči tako imenovani pojav "CrossTalk (križno preslušanje)" in ko je število zatičev IC večje od 208 Pin, ima tradicionalna enkapsulacija svoje težave. Zato se je poleg uporabe embalaže PQFP večina današnjih čipov z velikim številom pinov (kot so grafični čipi in nabori čipov itd.) obrnila na tehnologijo pakiranja BGA (Ball Grid Array Package). Takoj ko se je BGA pojavil, je postal najboljša izbira za pakete z več nožicami z visoko gostoto, visoko zmogljivostjo, kot so procesorji in čipi južni/severni most na matičnih ploščah.

Tehnologijo pakiranja BGA lahko razdelimo v pet kategorij

1. Substrat PBGA (Plastic BGA): na splošno večplastna plošča, sestavljena iz 2-4 plasti organskih materialov. Med procesorji serije Intel vsi procesorji Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ uporabljajo ta paket.

2. Podlaga CBGA (CeramicBGA): to je keramična podlaga. Električna povezava med čipom in podlago je običajno nameščena s preklopnim čipom (FlipChip, kratko FC). Med procesorji serije Intel so vsi procesorji Pentium I, II in Pentium Pro uporabljali ta paket.

⒊Podlaga FCBGA (FilpChipBGA): trda večplastna podlaga.

⒋Podlaga TBGA (TapeBGA): Podlaga je mehko 1-2 slojno tiskano vezje v obliki traku.

5. Substrat CDPBGA (Carity Down PBGA): nanaša se na območje čipa (znano tudi kot območje votline) s kvadratno vdolbino na sredini paketa.

Lastnosti:

1. Čeprav se je število V/I zatičev povečalo, je razdalja med zatiči veliko večja kot pri metodi pakiranja QFP, kar izboljša izkoristek.

2. Čeprav se poraba energije BGA poveča, je mogoče elektrotermično delovanje izboljšati zaradi uporabe varjenja z nadzorovanim zrušitvijo.

⒊Zakasnitev prenosa signala je majhna, frekvenca prilagajanja pa je močno izboljšana.

4. Koplanarno varjenje se lahko uporablja za montažo, zanesljivost pa se močno izboljša.

Po več kot desetih letih razvoja je metoda pakiranja BGA prešla v praktično fazo. Leta 1987 je znano podjetje Citizen začelo razvijati čipe (tj. BGA), zapakirane v plastične kroglične mreže. Nato so se razvijalcem BGA pridružila tudi podjetja, kot sta Motorola in Compaq. Leta 1993 je Motorola prevzela vodilno vlogo pri uporabi BGA v mobilnih telefonih. Istega leta ga je Compaq uporabil tudi na delovnih postajah in osebnih računalnikih. Do pred petimi ali šestimi leti je Intel Corporation začela uporabljati BGA v računalniških procesorjih (tj. Pentium II, Pentium III, Pentium IV itd.) in naborih čipov (kot je i850), kar je imelo vlogo pri spodbujanju širjenja področij uporabe BGA . BGA je postala izjemno priljubljena tehnologija pakiranja IC. Njegov svetovni obseg trga je leta 2000 znašal 1,2 milijarde kosov. Ocenjuje se, da se bo tržno povpraševanje v letu 2005 povečalo za več kot 70 odstotkov v primerjavi z letom 2000.

Velikost čipa CSP

Z globalnim povpraševanjem po personaliziranih in lahkih elektronskih izdelkih je tehnologija pakiranja napredovala v CSP (Chip Size Package). Zmanjša velikost orisa paketa čipov, tako da je lahko velikost paketa tako velika kot velikost golega čipa. To pomeni, da stranska dolžina pakiranega IC ni več kot 1,2-krat večja od čipa, površina IC pa je le 1,4-krat večja od matrice.

CSP embalažo lahko razdelimo v štiri kategorije

⒈Lead Frame Type (tradicionalna oblika svinčenega okvirja), reprezentativni proizvajalci so Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar itd.

2. Rigid Interposer Type (trdi interposer tip), reprezentativni proizvajalci so Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic in tako naprej.

⒊Flexible Interposer Type (soft interposer type), med katerimi je najbolj znan Tesserin microBGA, in CTS-jev sim-BGA prav tako uporabljata isti princip. Drugi zastopani proizvajalci vključujejo General Electric (GE) in NEC.

⒋Wafer Level Package (paket velikosti rezin): Za razliko od tradicionalne metode pakiranja z enim čipom WLCSP razreže celotno rezino na posamezne čipe. Trdi, da je prihodnji mainstream tehnologije pakiranja in je bil vložen v raziskave in razvoj. Vključno s FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics itd.

Lastnosti:

1. Zadovoljuje vse večje potrebe po V/I zatičih čipov.

2. Razmerje med površino čipa in površino paketa je zelo majhno.

⒊ močno skrajša čas zakasnitve.

Embalaža CSP je primerna za IC z majhnim številom nožic, kot so pomnilniški ključki in prenosni elektronski izdelki. V prihodnosti se bo široko uporabljal v informacijskih napravah (IA), digitalni televiziji (DTV), e-knjigah (E-Book), brezžičnem omrežju WLAN/GigabitEthemet, ADSL/čipu za mobilne telefone, Bluetooth (Bluetooth) in drugih nastajajočih izdelkov.

In BGA, CSP, TBGA in PBGA spajkanje in odspajkanje: