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Los chips de circuitos integrados requieren encapsulamiento porque los chips deben aislarse del mundo exterior para evitar que el polvo y las impurezas en el aire corroan los circuitos de los chips.
Causa una disminución del rendimiento eléctrico o incluso un fallo en la función eléctrica. También se puede decir que el paquete se refiere a la carcasa utilizada para instalar chips de circuitos integrados semiconductores. No solo sirve para colocar, fijar, sellar, proteger el chip y mejorar la conductividad térmica, "también es un puente entre el mundo interior del CHIP y los circuitos externos en el chip.
Los puntos de Unión se conectan a través de cables a los pines de la carcasa del paquete, que se conectan a otros dispositivos a través de cables en la placa de circuito impreso. Además, el tamaño, la forma, el número de pines, el espaciamiento y la longitud del paquete están estandarizados. No solo facilita el encapsulamiento y procesamiento de circuitos integrados, sino que también facilita la integración de circuitos integrados y placas de circuito impreso. las líneas de producción y equipos de producción relacionados son universales. Esto es muy conveniente para los usuarios de encapsulamiento, fabricantes de placas de circuito y fabricantes de semiconductores, y es fácil de estandarizar.
En términos generales, el encapsulamiento de circuitos integrados tiene tres funciones principales: 1. protección física; 2. conexión eléctrica; 3. estandarización.
Por lo tanto, el embalaje debe tener fuertes propiedades mecánicas, disipación de calor y estabilidad química; Buen rendimiento eléctrico; El embalaje de circuitos integrados ha progresado con el desarrollo de circuitos integrados. Con el desarrollo continuo de la industria militar, aeroespacial, aeronáutica, maquinaria y otras industrias, toda la máquina también se está desarrollando hacia la multifuncionalidad y la miniaturización, lo que requiere la integración de circuitos integrados. Cada vez es más alto, las funciones son cada vez más complejas y, en consecuencia, se necesita una densidad de encapsulamiento de circuitos integrados cada vez mayor, una frecuencia de aplicación cada vez mayor, una mejor resistencia a la temperatura, cada vez más cables, cada vez más grandes volúmenes. cuanto más pequeño es el peso, más ligero es el peso.
La historia del embalaje de chips IC va de las décadas de 1960 a 1970: con la aparición de ic, la producción de máquinas completas se basa principalmente en dispositivos separados, complementados por ic. En este momento, las necesidades tecnológicas solo buscan un trabajo más estable. porque, por un lado, la fabricación de chips IC todavía está en sus inicios y la integración es baja; Por otro lado, desde tubos electrónicos hasta transistor, el volumen de la propia máquina se reduce considerablemente, por lo que no hay más requisitos para el embalaje ic. Por lo tanto, en esta etapa, se utilizan los encapsulamientos más fáciles de lograr representados por el doble en línea (dip), complementados por el encapsulamiento de una sola línea en línea (sip) y la matriz de rejilla de pin (pga), para cumplir con los requisitos de montaje de soldadura de pico de placa de circuito (pcb). En este momento, la distancia entre los cables es de aproximadamente 2,54 mm.
Década de 1980: con la introducción de la tecnología de montaje de superficie (smt) en 1978, el tamaño de toda la máquina se redujo y el área de la placa de circuito se redujo. La tecnología SMT se ajusta a la tendencia de desarrollo, la soldadura de retorno reemplaza la soldadura de pico, mejora aún más la tasa de rendimiento de los PCB y también plantea nuevos requisitos para el embalaje ic. El desarrollo de la tecnología de fabricación de chips IC cumple con sus requisitos. El encapsulamiento IC ha desarrollado un soporte de chip de alambre encapsulado en plástico (plcc) con una distancia de alambre de 1,27 mm y un encapsulamiento plano cuadrado (qfps) con una distancia de alambre de 0,8 - 1,0 mm. El formato de encapsulamiento compacto se complementa con encapsulamiento pequeño en línea de doble fila (s - dip), espaciamiento de pin de 1.778 mm, encapsulamiento pequeño (sop), espaciamiento de pin de 1.778 mm y encapsulamiento de Soldadura automática de Correa (tap). Las formas se están diversificando. Sin embargo, solo hay un objetivo, es decir, reducir el área para ajustarse a la tendencia de miniaturización, adelgazamiento y automatización del montaje de productos electrónicos.
A principios y mediados de la década de 1990: encapsulamiento de forma pequeña de espaciamiento estrecho (ssop), encapsulamiento plano cuadrilateral de espaciamiento estrecho (qfps), encapsulamiento de matriz de rejilla esférica (bga) con el rápido desarrollo de la tecnología informática, la industria informática representada por computadoras personales (pc) experimentó un rápido desarrollo de 386 a 486 a 586. En cada generación, la integración del IC y la velocidad para apoyar su desarrollo han dado un paso. Por un lado, las computadoras se expanden a estaciones de trabajo de alta gama y supercomputadoras; Por otro lado, microsoft, en particular, lanzó el histórico sistema operativo windows, que permitió a las computadoras pasar de expertos a civiles, de empresas a hogares, lo que trajo cambios cualitativos y cuantitativos significativos a la industria informática. En la actualidad, el plcc original, el qfps y el SOP ya no pueden satisfacer sus necesidades de desarrollo. En el PCB smt, se introducen encapsulamientos más pequeños y delgados. El encapsulamiento de forma pequeña de espaciamiento estrecho (ssop) se utiliza junto con el espaciamiento de los pines. 0,65 mm, encapsulamiento plano de alambre de cuatro lados de espaciamiento estrecho (qfps), con un espaciamiento de alambre de 0,65 mm como encapsulamiento representativo; En particular, se propone la forma de encapsulamiento de una matriz de rejilla de bolas (bga) con alambre interior, el bga típico está dispuesto orgánicamente. la parte inferior reemplaza el marco de alambre en el encapsulamiento tradicional y aumenta considerablemente los pines de salida del ic, lo que facilita la forma original de 400 Pines qfps del SMT difícil de lograr en bga, lo que permite aplicar en la práctica la función de alta integración del chip ic.
A mediados y finales de la década de 1990, con el auge de la industria de ti, la prosperidad de las comunicaciones inalámbricas y la aparición de multimedia, la cantidad de información en todo el mundo aumentó drásticamente. El intercambio y la transmisión de información y datos logran gran capacidad, alta velocidad y digitalización, lo que promueve el desarrollo de equipos de información electrónica de alto rendimiento y alto rendimiento. El rápido desarrollo de la integración y la alta fiabilidad ha hecho que la industria de la información electrónica se desarrolle rápidamente; Las tecnologías clave que apoyan su desarrollo son la tecnología de montaje de ic, incluida la tecnología de encapsulamiento de IC y la tecnología SMT de pcb. El encapsulamiento IC es la unidad del dispositivo de información electrónica. En los últimos años, ha entrado en un período de rápido desarrollo, y nuevas formas de embalaje han aparecido y se han aplicado constantemente. El encapsulamiento IC no es solo una manifestación funcional del chip ic, sino también una protección del chip; Al mismo tiempo, también satisface las crecientes necesidades de rendimiento, fiabilidad, disipación de calor y distribución a un cierto costo, incluyendo los siguientes requisitos: 1) la mejora de la velocidad y la capacidad de procesamiento del chip requiere más pins, frecuencias de reloj más rápidas y una mejor distribución de energía. 2) se necesitan más funciones, menor consumo de energía y menor tamaño. 3) hacer que los productos electrónicos ensamblados sean más delgados, más ligeros y más pequeños. 4) cumplir más con los requisitos ambientales. 5) el precio es más barato.
Tendencia de desarrollo del embalaje IC
La tecnología de embalaje desempeña un gran papel en la promoción del desarrollo de materiales de embalaje. A su vez, el desarrollo de materiales de embalaje promoverá aún más el desarrollo de la tecnología de embalaje. Los dos se promueven y restringen mutuamente. En los últimos años, los materiales de embalaje han mostrado una tendencia de rápido crecimiento. En 2003, las ventas globales de materiales de embalaje alcanzaron los 7.900 millones de dólares estadounidenses, de los cuales 2.000 millones de dólares estadounidenses correspondieron a sustratos de embalaje rígidos, 320 millones de dólares estadounidenses a sustratos de poliimida maleable (pi) y sustratos de unión automática de banda (tab) y 2.620 millones de dólares estadounidenses a marcos de alambre. Entre ellos, 1.280 millones de dólares en cables metálicos, 1.250 millones de dólares en plásticos moldeados, 240 millones de dólares en pegamento de parches y 90 millones de dólares en resina de poliimida.
El material de embalaje de resina epoxi líquida es de 70 millones de dólares estadounidenses, el Fondo líquido está lleno de 40 millones de dólares estadounidenses y la bola de micro - soldadura es de 60 millones de dólares estadounidenses. En 2008, las ventas mundiales de materiales de embalaje alcanzaron los 12.000 millones de dólares estadounidenses, con una tasa de crecimiento anual del 20%.
La situación actual y las tendencias de desarrollo de varios materiales de embalaje de circuitos integrados que están más estrechamente relacionados con el embalaje de circuitos integrados y son los más críticos se exponen uno por uno.
EMC (plástico moldeado Epóxido (emc) es líder en el campo de los materiales de encapsulamiento de circuitos integrados debido a su bajo costo, proceso simple y adecuado para la producción a gran escala. En la actualidad, el 97% de los envases de circuitos integrados del mundo utilizan emc. Con el rápido desarrollo de circuitos integrados y tecnología de encapsulamiento, EMC muestra cada vez más su papel básico y de apoyo.
El desarrollo tecnológico de los selladores de plástico Epóxido muestra las siguientes tendencias:
1. para satisfacer las necesidades del vlsi hacia una alta densidad y un alto número de I / o, se está desarrollando hacia formas de encapsulamiento adaptadas a una alta densidad y un alto número de I / o (como bga). " Desarrollo de la dirección;
2. adaptarse a la demanda de rápido crecimiento de productos electrónicos portátiles representados por teléfonos móviles, computadoras portátiles, pantallas planas, etc., y adaptarse al desarrollo de miniaturización, adelgazamiento, asimetría y encapsulamiento de bajo costo (csp / qfn);
3. con el fin de cumplir con los requisitos de soldadura sin plomo y protección del medio ambiente verde, se ha desarrollado rápidamente hacia una alta resistencia al calor y ignífuga sin bromo.
El sustrato de embalaje multicapa de alta densidad, el sustrato de embalaje multicapa de alta densidad, se utiliza principalmente como transición eléctrica entre el Chip Semiconductor y la placa de circuito impreso tradicional (pcb), al tiempo que proporciona protección, soporte y disipación de calor para el chip. Los sustratos de encapsulamiento representan una gran proporción de los costos de fabricación de dispositivos de encapsulamiento avanzados basados en bga y csp, que pueden alcanzar entre el 40% y el 50% y entre el 70% y el 80%, respectivamente.
El material de embalaje Epóxido líquido es el material de embalaje representativo del tercer cambio revolucionario en la tecnología de embalaje microelectrónico. Es uno de los materiales de encapsulamiento clave necesarios para bga y csp, que incluye principalmente el relleno inferior de resina líquida (underfill) de FC - bga / CSP y el material de encapsulamiento de chip de resina líquida (encapslants) categoría 2.
La resina fotosensible de polímero incluye principalmente tres tipos: resina fotosensible de poliimida (pspi), resina fotosensible BCB y resina fotosensible epoxidada. Se utilizan principalmente en procesos de fabricación de bolas y apilamiento multicapa (bum) de conjuntos de bolas de soldadura en la superficie de chips bga y csp. El aislamiento entre capas de las líneas de señal epitaxiales básicas de encapsulamiento es el material de encapsulamiento clave de bga / csp.
Los adhesivos conductores / conductores de calor de alto rendimiento incluyen principalmente adhesivos conductores, adhesivos conductores de calor, etc., que se utilizan principalmente para pegar chips IC en marcos de alambre o sustratos. En la actualidad, los adhesivos conductores y conductores de calor más comunes en el mercado son principalmente resina epoxi o éster de poliuretano, y la resina de silicona es resina matricial, rellenando polvo de plata conductor en forma de escamas (o alúmina, nitruro de silicio, etc.), y luego agregando agentes de curado, aceleradores, tensoactivos, agentes de acoplamiento, etc., para lograr las propiedades integrales necesarias. Al mismo tiempo, para cumplir con los requisitos de alta resistencia al calor de los productos electrónicos, la poliimida también se puede utilizar como resina de matriz. Los adhesivos conductores de resina se pueden dividir en dos categorías: adhesivos conductores isotrópicos y adhesivos conductores isotrópicos. Según la composición, el pegamento conductor epoxidado se divide en dos formas: un componente y dos componentes. En la actualidad, el componente único es la forma principal.
Con el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados de micrones, submicrones, submicrones profundos y nanómetros, la capa aislante interna de los circuitos integrados es cada vez más delgada, sus propiedades antiestáticas son cada vez más débiles, el uso a gran escala de materiales que producen y acumulan carga eléctrica (como plástico, caucho, etc.) y la protección estática insuficiente durante su uso hacen que El daño de la descarga estática a los circuitos integrados sea cada vez más grave. Por lo tanto, es imperativo formular medidas de protección estática relevantes. La protección estática de circuitos integrados debe considerarse en combinación con muchos factores, como el diseño de chips, el procesamiento de obleas y el embalaje. La descarga estática tiene una relación inseparable con el rendimiento, el rendimiento y la fiabilidad de los circuitos integrados. El chip generalmente está diseñado por la estructura del Circuito de protección ESG de la pinzas de alimentación, la estructura del Circuito de protección ESG del bus de alimentación y la desviación de corriente, y utiliza tecnologías como rejilla semiflotante, lastre y acoplamiento de sustrato para mejorar el circuito, protegiendo así eficazmente el circuito durante la descarga estática. Las medidas de protección estática de las líneas de producción de procesamiento de obleas y encapsulamiento de circuitos integrados son similares. La descarga estática puede dañar los circuitos integrados y causar fallas destructivas, potenciales y lentas. Los circuitos completamente perforados y dañados por la electricidad estática durante el proceso de encapsulamiento pueden ser rechazados durante la producción o el proceso de prueba; Pero si no están completamente dañados por la descarga estática, los circuitos tendrán posibles riesgos de fiabilidad. Incluso con instrumentos complejos, es difícil detectar cambios en el rendimiento. Sin embargo, con el uso del circuito, el daño acumulado causado por la descarga estática se profundiza y se vuelve grave.
Causa una avería en el circuito. Por lo tanto, la protección estática efectiva del sistema es de gran importancia para garantizar la calidad y fiabilidad de la producción y fabricación de líneas de encapsulamiento de circuitos integrados.
El fallo temprano de los circuitos integrados es el principal factor que afecta la calidad interna de los productos electrónicos y de toda la máquina. Las formas de falla temprana son diversas, y los cráteres en la superficie de los chips son un factor clave. Como todos sabemos, el encapsulamiento de circuitos integrados consiste en conectar el chip y el marco del cable con un cable eléctrico a través de una soldadura a presión, y luego encapsularlo con un encapsulamiento de plástico para proporcionar salida y protección al chip de circuitos integrados y evitar daños causados por factores humanos o ambientales, garantizando así la estabilidad del circuito integrado y su funcionamiento confiable. Las fosas se refieren al fenómeno de que la capa de aluminio de la almohadilla de aluminio del CHIP y el compuesto de silicio inferior se destruyen debido a diversos factores durante el proceso de encapsulamiento del Circuito de recogida. Con el rápido desarrollo de la tecnología de diseño de circuitos integrados, la miniaturización y versatilidad de los chips han llevado a la aparición de cableado multicapa en el diseño de chips, y el número de productos con dispositivos y circuitos bajo almohadillas de aluminio está aumentando. Al mismo tiempo, también aparecieron la tecnología de alambre de cobre y la tecnología de plantación de bolas. Con el fin de mejorar la fiabilidad de los productos, bajo los requisitos de los clientes para productos de alta calidad y bajo costo, como la tecnología de encapsulamiento, la prevención de uniones de soldadura IC y fallas tempranas se ha vuelto cada vez más importante.
Perspectivas de encapsulamiento IC
Desde el punto de vista técnico, el encapsulamiento IC se ha desarrollado de DIP a wlapcsp y soc, logrando avances funcionales desde la superficie hasta la capa interior, de simple a complejo. La futura tecnología de encapsulamiento se combinará con la fabricación de chips SMT e ic, lo que traerá dos extremos al encapsulamiento ic.
1. para dispositivos electrónicos complejos y multifuncionales, el encapsulamiento se volverá más complejo y la integración tecnológica se fortalecerá aún más debido a la necesidad de lograr la integración multifuncional.
2. debido a soc, la integración del sistema facilitará la presentación externa de dispositivos electrónicos con funciones comunes. El encapsulamiento IC seguirá regresando hasta cierto punto.
Desde el punto de vista de las necesidades sociales, desde radios simples hasta computadoras personales hasta supercomputadoras complejas de hoy, la industria de ti está en ascenso y las necesidades sociales también se polarizarán: 1. Construir puentes para la transmisión de información a alta velocidad con dispositivos electrónicos de transmisión de ti públicos más potentes y complejos. 2. los bienes de consumo electrónicos personales para la demanda pública final, como pc, teléfonos móviles, suministros electrónicos de oficina, etc., se están moviendo hacia la miniaturización y personalización: las necesidades de la sociedad también se extenderán hacia la diversificación y la ecologización.
A partir de las leyes anteriores, podemos ver que el embalaje IC se ha extendido a un nivel superior por un lado: alta densidad, alta velocidad, alta fiabilidad, diversificación y protección del medio ambiente son sus tendencias de desarrollo y la corriente principal en el futuro. Por otro lado, algunas de las formas de encapsulamiento que ya existen en el proceso de desarrollo seguirán existiendo durante algún tiempo: porque con la mejora de la integración y la mejora de la función, la máquina completa original puede convertirse en un solo chip, como el Semiconductor inicial. La radio se ha convertido en una radio de un solo chip, lo suficientemente pequeña como para caber en las orejas.
