IC-Substrat - Häufig verwendetes IC-Verpackungssubstrat-Prinzip und funktionelle Eigenschaften

IC-Verpackungssubstrat ist eine Schlüsselkomponente im Chipverpackungsprozess, seine Hauptfunktion besteht darin, elektrische Verbindung, Schutz und Unterstützung des Chips bereitzustellen, aber auch die Rolle der Wärmeableitung zu übernehmen. Das Substrat ist nicht nur ein Träger für Halbleiterverpackungen, sondern spielt auch eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der Leistung und Zuverlässigkeit des Chips.

Die Hauptrollen des ic-Verpackungssubstrats umfassen die folgenden:

Elektrische Verbindung: Das Substrat stellt elektrische Verbindung für den IC-Chip zur Verfügung, um Signal- und Leistungsübertragung zwischen dem Chip und externen Schaltungen sicherzustellen.

Schutzfunktion: Das Substrat schützt den Chip durch den Verkapselungsprozess vor der äußeren physikalischen und chemischen Umgebung. Dazu gehört auch die Vermeidung von Korrosion und Beschädigung des Spans durch Elemente wie Staub und Feuchtigkeit.

Wärmemanagement: Das gekapselte Substrat leitet die während des Chipbetriebs erzeugte Wärme effektiv ab und verhindert Leistungseinbußen oder Beschädigungen des Chips durch Überhitzung.

1.DIP doppeltes Inline-Paket

Es bezieht sich auf den integrierten Schaltungschip, der in Form von Dual-In-Line verpackt ist. Die meisten kleinen und mittleren integrierten Schaltungen (ics) sind in dieser Form verpackt, und die Anzahl der Pins übersteigt im Allgemeinen 100 nicht. Ein IC in einem DIP-Paket hat zwei Reihen von Pins, die in eine Buchse auf einem DIP-Chip gesteckt werden müssen. Natürlich kann es auch direkt in die Leiterplatte mit der gleichen Anzahl von Löchern und geometrischer Anordnung zum Schweißen eingeführt werden. Tauchverpackte Chips sollten vorsichtig aus der Chipbuchse entfernt werden, um Beschädigungen der Pins zu vermeiden.

Verpackung hat die folgenden Eigenschaften: geeignet für PCB (Leiterplatte) Perforationsschweißen, einfach zu bedienen. Das Verhältnis zwischen Chipbereich und Paketbereich ist groß, so dass das Volumen auch groß ist.

Verkapselung vom Typ 2.QFP/PFP

Der Abstand zwischen den Pins des Chippakets ist sehr klein, der Pin ist sehr dünn, die allgemeine große oder ultra große integrierte Schaltung nimmt diese Art von Paketform an. Chips, die in dieser Form verpackt sind, müssen mit dem Motherboard mit SMD (Surface Mount Device Technology) geschweißt werden. SMD-installierte Chips müssen keine Löcher in das Motherboard lochen, im Allgemeinen auf der Motherboardoberfläche hat ein gutes Design des entsprechenden Pin-Lötpunktes. Der Spanstift ist mit der entsprechenden Lötstelle ausgerichtet, und die Hauptplatine kann geschweißt werden.

Verpackung hat die folgenden Eigenschaften: Geeignet für SMD-Oberflächenmontagetechnologie, um Verkabelung auf Leiterplatte zu installieren;

Niedrige Kosten, passend für mittleren und niedrigen Stromverbrauch, passend für Hochfrequenzgebrauch;

Einfach zu bedienen, hohe Zuverlässigkeit; Das Verhältnis zwischen Chipfläche und Verpackungsfläche ist klein;

Reife Dichtungsart, kann die traditionelle Verarbeitungsmethode verwenden.

Gegenwärtig ist QFP/PFP-Paket weit verbreitet, und ein Chip vieler MCU-Hersteller nimmt dieses Paket an.

Verkapselung vom Typ 3.BGA

Mit der Entwicklung der IC-Technologie sind die Anforderungen an IC-Verpackungssubstrate strenger. Denn die Verpackungstechnologie hängt mit der Funktionalität des Produkts zusammen. Wenn die Frequenz des IC 100MHZ überschreitet, kann die traditionelle Verpackungsmethode das sogenannte "CrossTalk"-Phänomen produzieren, und wenn die Pin-Zahl des IC größer als 208 Pin ist, hat die traditionelle Verpackungsmethode ihre Schwierigkeit.

Daher werden neben der Verwendung von QFP-Verpackungen die meisten der aktuellen Chips mit hoher Pin-Nummer auf BGA (BALL Grid Array PACKAGE) Verpackungstechnologie umgestellt. Verpackung hat die folgenden Eigenschaften: Obwohl die Anzahl der Stifte zunimmt, ist der Abstand zwischen den Stiften viel größer als der der QFP-Verkapselung, was die Ausbeute des Endprodukts verbessert.

Die Kontaktfläche zwischen der Array-Lötkugel und dem Substrat ist groß und kurz, was zur Wärmeableitung förderlich ist; Der Pin der Array-Lötkugel ist sehr kurz, was den Übertragungsweg des Signals verkürzt und die Induktivität und den Widerstand der Leitung reduziert. Die Signalübertragungsverzögerung ist klein und die adaptive Frequenz wird stark erhöht, so dass die Schaltungsleistung verbessert werden kann. Montage kann koplanares Schweißen sein, Zuverlässigkeit stark verbessert; Geeignet für MCM-Verpackungen, kann hohe Dichte und hohe Leistung von MCM erreichen.

Verpackung 4.SO

Typ-Paket umfasst: SOP (kleines Formpaket), TOSP (dünnes kleines Formpaket), SSOP (reduzierter Typ SOP), VSOP (sehr kleines Formpaket), SOIC (kleines integriertes Schaltungspaket der kleinen Form) und andere ähnlich der QFP-Form des Pakets, aber nur auf beiden Seiten der Pin-Chip-Paketform. Die typischen Eigenschaften dieser Art von Verpackung besteht darin, viele Stifte um den Verpackungschip zu machen, Verpackungsbetrieb ist bequem, hohe Zuverlässigkeit, ist eine der Mainstream-Verpackungsmethoden, derzeit häufiger wird auf einige Speichertypen von IC angewendet.

5.QFN-Pakettyp

Ist ein bleifreies quadratisches flaches Paket, das bleifrei mit peripheren Klemmenpads und einem Chippad für mechanische und thermische Integrität ist. Die Verpackung kann quadratisch oder rechteckig sein. Die vier Seiten des Gehäuses sind mit Elektrodenkontakten ausgestattet. Aufgrund des Fehlens von Stiften nimmt die Halterung eine kleinere Fläche und eine geringere Höhe als QFP ein.

Verpackungsmerkmale:

Oberflächenmontage Paket, kein Stiftdesign; Das Stift-weniger-Pad-Design nimmt einen kleineren PCB-Bereich ein;

Komponenten sind sehr dünn (< 1mm), die die Anwendung mit strengen Platzanforderungen erfüllen können;

Sehr niedrige Impedanz, Selbstinduktion, kann Hochgeschwindigkeits- oder Mikrowellenanwendungen treffen;

Es hat eine ausgezeichnete thermische Leistung, hauptsächlich weil es eine große Fläche der Wärmeableitung Pad an der Unterseite gibt; Leicht für tragbare Anwendungen. Der kleine Formfaktor des Pakets kann in tragbaren Unterhaltungselektronik wie Notebooks, Digitalkameras, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs), Mobiltelefonen und MP3-Playern verwendet werden. Aus der Perspektive des Marktes zieht QFN-Verpackungen mehr und mehr Aufmerksamkeit von Benutzern auf sich. In Anbetracht der Kosten- und Volumenfaktoren wird QFN-Verpackung ein Wachstumspunkt in den nächsten Jahren sein, und die Entwicklungsperspektive ist äußerst optimistisch.

Pakettyp 6.PLCC

Es ist ein Plastikchip Verpackungsträger mit Blei. Das Oberflächenmontagepaket mit den Stiften, die von den vier Seiten des Gehäuses führen, bildet eine "D"-Form und ist viel kleiner als das DIP-Paket. Das Paket eignet sich für Leiterplattenmontage und Verdrahtung mit SMT-Oberflächenmontagetechnologie und hat die Vorteile kleiner Größe und hoher Zuverlässigkeit. Für spezielle Pin-Chip-Paket ist es eine Art Patch-Paket, der Pin dieses Pakets ist an der Unterseite des Chips nach innen gebogen, so dass der Chip-Pin in der oberen Ansicht des Chips nicht sichtbar ist. Das Schweißen dieses Chips nimmt Reflow-Schweißen-Prozess an, der spezielle Schweißgeräte erfordert. Es ist auch sehr mühsam, den Chip während des Debuggens abzunehmen, und es wird jetzt selten verwendet.

Herstellungsverfahren für IC-Verpackungssubstrate:

1.Substratverarbeitung

Während des Produktionsprozesses muss das Substrat zunächst gereinigt und chemisch behandelt werden, um Oberflächenverunreinigungen und Oxide zu entfernen. Dieser Schritt stellt sicher, dass die Oberfläche des Substrats sauber und glatt ist und legt so den Grundstein für die anschließende Verklebung und Verbindung.

2.Klebstoffe

Anschließend wird ein Klebemedium auf das behandelte Substrat aufgetragen. Dieses Medium wird verwendet, um den Chip fest am Substrat zu befestigen und einen guten Kontakt zwischen dem Chip und dem Substrat zu gewährleisten, was für die elektrische Leistung entscheidend ist.

3.Chip Platzierung und Bindung

Nachdem der Chip geklebt ist, muss er mit dem Bleidraht verklebt werden. Dieser Prozess verwendet typischerweise Golddraht, um die Pins auf dem Chip mit den Pins auf dem Substrat zu verbinden. Die Verwendung von Golddrähten gewährleistet die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung und vermeidet mögliche Signalverluste.

4.Plastizing

Nach Abschluss der Verklebung werden der Span und seine Verbindungsteile zur Plastifizierung abgedeckt. Diese Stufe verwendet Materialien wie Epoxidharz, um die gesamte Baugruppe zu wickeln, um die internen Komponenten vor der äußeren Umgebung zu schützen. Dies ist auch ein wichtiger Schritt, um die Sicherheit und Stabilität des Produkts zu gewährleisten.

5.Tendon schneiden und formen

Nach dem Versiegeln durchläuft das Produkt einen Prozess des Rippenschneidens und Formens. Dabei wird das überschüssige Dichtungsmaterial entfernt und das Produkt entsprechend den Konstruktionsanforderungen in die gewünschte Form und Größe geschnitten. Dieser Prozess ist entscheidend, da er die endgültige Form und Funktion des Chips beeinflusst.

6.Prüfung der elektrischen Leistung

Schließlich müssen alle verpackten und geformten Chips elektrischen Leistungstests unterzogen werden. Diese Tests umfassen die Prüfung der Betriebsgeschwindigkeit, des Stromverbrauchs, der Frequenz und anderer elektrischer Eigenschaften des Chips, um sicherzustellen, dass alle Produkte Designstandards erfüllen. Nach Abschluss der ersten Tests wird die Zuverlässigkeit des gesamten Produkts sichergestellt, bevor es live geht.

Bei der Auswahl des richtigen ic-Verpackungssubstrats geht es nicht nur um Produktleistung und -qualität, sondern wirkt sich auch direkt auf Produktionseffizienz und -kosten aus. Daher ist es für Elektroniker entscheidend, verschiedene IC-Verpackungstechnologien zu verstehen und zu beherrschen.