IC-Substrat - Einführung in Halbleiterverpackungsformen

Zusammenfassung: Es gibt viele Verpackungsarten für Halbleiterbauelemente s, von DIP, SOP, QFP, PGA, BGA zu CSP zu SIP. Die technischen Indikatoren sind von Generation zu Generation fortschrittlicher. Diese werden alle von den Vorgängern basierend auf der Montagetechnik und der damaligen Marktnachfrage entwickelt. Im Allgemeinen, Es hat etwa drei große Innovationen: Das erste Mal war in den 1980er Jahren von der Pin-Plug-in-Verpackung zur Oberflächenverpackung, was die Montagedichte von Leiterplatten stark erhöhte; Das zweite Mal war in den 1990er Jahren, Das Aufkommen des positiven Kugelmomentpakets erfüllte nicht nur die Nachfrage des Marktes nach hohen Pins, aber auch die Leistung von Halbleiterbauelementes; Verpackung auf Waferebene, Systemverpackung, Verpackungen auf Chipebene sind nun die dritten Innovationen Das Produkt, Ihr Zweck ist es, die Verpackung zu minimieren. Jede Art von Verpackung hat ihre einzigartigen Aspekte, Vor- und Nachteile, und die Verpackungsmaterialien, Verpackungsanlagen, Die eingesetzte Verpackungstechnik variiert je nach Bedarf. Die treibende Kraft für die kontinuierliche Entwicklung von Halbleiter Verpackung ist sein Preis und Leistung.

1 Überblick über Halbleiter device packaging

Electronic products are composed of Halbleiterbauelementes (integrated circuits und discrete devices), Leiterplatten, Drähte, komplette Maschinenrahmen, Gehäuse, und Displays. Die integrierten Schaltungen dienen der Verarbeitung und Steuerung von Signalen. Diskrete Geräte sind in der Regel Signalverstärkung und Druck. Leiterplatten und Drähte werden verwendet, um Signale zu verbinden, Die Rahmenschale der gesamten Maschine wird zur Unterstützung und zum Schutz verwendet, und der Anzeigeteil wird als Schnittstelle für die Kommunikation mit Menschen verwendet. Daher, Halbleiterbauelementes sind der wichtigste und wichtige Teil elektronischer Produkte, und haben den Ruf des "industriellen Reis" in der Elektronikindustrie.

Mein Land entwickelte und produzierte seinen ersten Computer in den 1960er Jahren. Es nimmt eine Fläche von ca. 100 m2 oder mehr ein. Die heutigen tragbaren Computer haben nur die Größe einer Schultasche, Während zukünftige Computer möglicherweise nur die Größe eines Stifts oder kleiner haben. Diese rasche Verringerung der Größe von Computern und ihre immer leistungsfähigeren Funktionen sind ein guter Beweis für die Entwicklung von Computern. Halbleiter Technologie. The credit is mainly due to: (1) The substantial increase in Halbleiter chip integration and wafer fabrication (Wafer fabrication) Die Verbesserung der the lithography accuracy has made the chip more powerful and the size has become smaller; (2) The improvement of Halbleiter Die Verpackungstechnologie hat die Dichte der integrierten Schaltungen auf dem Leiterplatte mit Leiterplatte, und das Volumen der elektronischen Produkte wurde stark erhöht. Zum Senken.

The improvement of Halbleiter assembly technology (Assembly technology) is mainly reflected in the continuous development of its package type (Package). Generally referred to as assembly (Assembly) can be defined as: the use of film technology and micro-connection technology to connect the Halbleiterchip (Chip)) and the frame (Leadframe) or substrate (Sulbstrate) or plastic sheet (Film) or the conductor part of the printed circuit board In order to lead out the wiring pins, und fixieren Sie sie durch Vergießen und Versiegeln mit einem Kunststoff-Isoliermedium, Formung der Verfahrenstechnik der dreidimensionalen Gesamtstruktur. Es hat die Funktionen der Schaltungsanbindung, physische Unterstützung und Schutz, Abschirmung des Außenfelds, Spannungspufferung, Wärmeableitung, Übergröße und Standardisierung. Vom Plug-in-Paket in der Triode-Ära und dem Surface-Mount-Paket in den 1980er Jahren bis zum aktuellen Modulpaket, Systempaket, etc., Vorgänger haben viele Paketformen entwickelt, und jede neue Paketform kann neue Materialien erfordern, neue Verfahren oder neue Geräte zum Einsatz kommen.

Die treibende Kraft für die kontinuierliche Entwicklung von Halbleiterverpackungen ist ihr Preis und ihre Leistung. Die Endkunden des elektronischen Marktes können in drei Kategorien unterteilt werden: Heimanwender, industrielle Benutzer und nationale Benutzer. Das größte Merkmal von Heimanwendern ist, dass der Preis billig ist und die Leistungsanforderungen nicht hoch sind; Die nationalen Nutzer verlangen eine hohe Leistung, und der Preis ist in der Regel zehn- oder sogar tausendfach so hoch wie gewöhnliche Benutzer, die hauptsächlich im Militär, in der Luft- und Raumfahrt usw. verwendet werden; Industrieanwender sind in der Regel Preis und Leistung Alle fallen zwischen den oben genannten beiden. Niedrige Preise erfordern Kostenreduzierung auf der ursprünglichen Basis, so dass je weniger Materialien verwendet werden, desto besser und je größer die einmalige Leistung, desto besser. Hohe Leistung erfordert eine lange Produktlebensdauer und kann rauen Umgebungen wie hohen und niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit standhalten. Halbleiterhersteller versuchen immer, Kosten zu senken und die Leistung zu verbessern. Natürlich gibt es andere Faktoren wie Umweltschutzanforderungen und Patentfragen, die sie zwingen, die Verpackungsarten zu ändern.

2 Die Rolle der Verkapselung

Paket (Paket) ist für den Chip notwendig, aber auch sehr wichtig. Verpackungen beziehen sich auch auf das Gehäuse, das zur Installation des Halbleiterchips verwendet wird. Es schützt nicht nur den Chip und verbessert die Wärmeleitfähigkeit, sondern dient auch als Brücke zwischen der inneren Welt des Chips und dem externen Schaltkreis und der allgemeinen Funktion der Spezifikationen. Die Hauptfunktionen der Verkapselung sind:

(1) Physischer Schutz. Weil der Chip von der Außenwelt isoliert werden muss, um zu verhindern, dass die Verunreinigung in der Luft den Chipkreis korrodiert und die elektrische Leistung abnimmt, die Chipoberfläche und Verbindungsleitungen usw. schützen, so dass der ziemlich weiche Chip vor äußeren Kraftschäden und externen Schäden in Bezug auf elektrische oder thermische Physik geschützt ist. Umweltauswirkungen; Gleichzeitig wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des Chips durch Verpackung mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rahmens oder Substrats abgestimmt, die die Spannung entlasten kann, die durch Veränderungen in der äußeren Umgebung wie Hitze und die Spannung verursacht wird, die durch die Hitze des Chips verursacht wird, wodurch der Chipschadenausfall verhindert wird. Basierend auf den Anforderungen der Wärmeableitung, je dünner das Paket ist, desto besser. Wenn der Stromverbrauch des Chips größer als 2W ist, muss ein Kühlkörper oder Kühlkörper dem Paket hinzugefügt werden, um seine Wärmeableitung und Kühlfunktion zu verbessern; Wenn 5 bis 1OW, muss erzwungene Kühlung angenommen werden. Andererseits ist der verpackte Chip auch einfacher zu installieren und zu transportieren.

(2) Elektrischer Anschluss. Die Größenverstellung (Pitch Conversion) des Gehäuses kann von der extrem feinen Bleineigung des Chips auf die Größe und Neigung des Montagesubstrats eingestellt werden, wodurch der Montagevorgang erleichtert wird. Zum Beispiel von Chips mit Submikron (derzeit unter 0,13μm) als Merkmalsgröße, über Chiplötstellen mit 10μm als Einheit, zu externen Pins mit 100μm als Einheit und schließlich in Millimetern gedruckt. Leiterplatten werden alle durch Verpackungszähler realisiert. Die Verpackung spielt hier eine Rolle bei der Umwandlung von klein zu groß, von schwierig zu einfach, von komplex zu einfach, was Betriebskosten und Materialkosten senken und Arbeitseffizienz und Zuverlässigkeit verbessern kann, insbesondere durch Realisierung von Verdrahtungslänge und Impedanz. Das Verhältnis ist so niedrig wie möglich, um den Verbindungswiderstand zu verringern, Parasitische Kapazität und Induktivität, um die richtige Signalwellenform und Übertragungsgeschwindigkeit sicherzustellen.

(3) Normung. Die allgemeine Funktion der Spezifikationen bedeutet, dass es Standardspezifikationen für die Größe, Form, Anzahl der Stifte, Abstand, Länge usw. der Verpackung gibt, die einfach zu verarbeiten und leicht mit der Leiterplatte abzugleichen ist. Die zugehörigen Produktionslinien und Produktionsanlagen sind universell einsetzbar. Dies ist sehr praktisch für Verpackungsbenutzer, Leiterplattenhersteller und Halbleiterhersteller, und es ist einfach zu standardisieren. Im Gegensatz dazu haben Bare-Chip-Montage und Flip-Chip-Montage derzeit nicht diesen Vorteil. Da die Qualität der Montagetechnik auch direkt die Leistung des Chips selbst und das Design und die Herstellung der angeschlossenen Leiterplatte (PCB) beeinflusst, ist die Montagetechnik für viele integrierte Schaltungsprodukte ein sehr kritischer Teil.

3 Paketklassifizierung

Die Verpackung von Halbleiter (einschließlich integrierter Schaltungen) and discrete devices) has undergone several generations of changes, von DIP, SOP, QFP, PGA, BGA zu MCP und dann zu SIP. Die technischen Indikatoren werden von Generation zu Generation weiterentwickelt, einschließlich Spänebereich und Verpackungsbereich. Das Verhältnis wird immer näher an 1, die anwendbare Frequenz wird immer höher, die Temperaturbeständigkeit wird immer besser, the Anzahl der Stifte is increased, the pin Abstand is reduced, das Gewicht reduziert wird, die Zuverlässigkeit wird verbessert, und die Verwendung ist bequemer. Es gibt viele Arten von Paketen, und jede Art von Paket hat ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften, Vor- und Nachteile. Natürlich, die Verpackungsmaterialien, Verpackungsanlagen, Die eingesetzte Verpackungstechnik variiert je nach Bedarf.