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El sustrato de encapsulamiento IC es un componente clave en el proceso de encapsulamiento del chip, cuya función principal es proporcionar conexión eléctrica, protección y soporte del chip, pero también asumir el papel de disipación de calor. El sustrato no solo es el portador del paquete de semiconductores, sino que también desempeña un papel importante en la garantía del rendimiento y la fiabilidad del chip.
Las principales funciones del sustrato de encapsulamiento de circuitos integrados incluyen los siguientes puntos:
Conexión eléctrica: el sustrato proporciona una conexión eléctrica al chip IC para garantizar la transmisión de señal y energía entre el chip y el circuito externo.
Función de protección: el sustrato protege al chip del entorno físico y químico externo a través del proceso de encapsulamiento. Esto incluye la protección contra la corrosión y el daño del chip por factores como el polvo y la humedad.
Gestión térmica: el sustrato encapsulado conduce eficazmente el calor generado durante el funcionamiento del CHIP y evita que el rendimiento disminuya o el chip se dañe debido al sobrecalentamiento.
1. embalaje en línea de doble línea DIP
Se refiere a los chips de circuitos integrados encapsulados en doble fila y en línea. La mayoría de los circuitos integrados pequeños y medianos (ics) están encapsulados en esta forma, y el número de pines generalmente no supera los 100. El IC en el paquete DIP tiene dos filas de pines y necesita insertar un enchufe en el chip dip. Por supuesto, también se puede insertar directamente en una placa de circuito con el mismo número de agujeros y disposición geométrica para la soldadura. El chip impregnado debe extraerse cuidadosamente del enchufe del chip para evitar daños en el pin.
El embalaje tiene las siguientes características: adecuado para la soldadura perforada de PCB (placa de circuito impreso), fácil de operar. La relación entre el área del CHIP y el área de encapsulamiento es grande, por lo que también es grande. es un encapsulamiento enchufable popular, con aplicaciones que incluyen circuitos lógicos estándar, memorias y microcomputadoras, entre otros.
2. encapsulamiento tipo qpm / PFP
La distancia entre los pines encapsulados en el chip es muy pequeña y los pines son muy delgados, y generalmente los circuitos integrados grandes o súper grandes adoptan esta forma de encapsulamiento. los chips encapsulados en esta forma deben soldarse a la placa base con SMd (tecnología de dispositivos de montaje de superficie). El chip instalado en SMD no necesita ser perforado en la placa base, por lo general hay un punto de soldadura de pin correspondiente bien diseñado en la superficie de la placa base. Los pines del chip se alinean con los puntos de soldadura correspondientes y se puede soldar la placa base.
El embalaje tiene las siguientes características: adecuado para la tecnología de instalación de superficie SMD para instalar cableado en placas de pcb;
Bajo costo, adecuado para consumo de energía medio y bajo, adecuado para uso de alta frecuencia;
Operación simple y alta fiabilidad; La relación entre el área del CHIP y el área de encapsulamiento es pequeña;
El tipo de sellado maduro puede adoptar métodos de procesamiento tradicionales.
En la actualidad, los envases qfps / PFP se utilizan ampliamente, y los chips a de muchos fabricantes de mcu utilizan este tipo de envases.
3. encapsulamiento tipo bga
Con el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, los requisitos para los sustratos de encapsulamiento de circuitos integrados son cada vez más estrictos. Esto se debe a que la tecnología de embalaje está relacionada con la función del producto. Cuando la frecuencia del IC supera los 100 mhz, los métodos tradicionales de encapsulamiento pueden producir el llamado fenómeno de "conversación cruzada", mientras que cuando el número de pines del IC es mayor de 208, los métodos tradicionales de encapsulamiento tienen sus dificultades.
Por lo tanto, además del uso de encapsulamiento qfps, la mayoría de los chips de alto número de pin han cambiado a la tecnología de encapsulamiento bga (encapsulamiento de matriz de rejilla esférica). El encapsulamiento tiene las siguientes características: aunque el número de pines aumenta, la distancia entre los pines es mucho mayor que la del encapsulamiento qfps, lo que mejora el rendimiento del producto terminado.
La superficie de contacto entre la bola de soldadura de matriz y el sustrato es grande y corta, lo que favorece la disipación de calor; El PIN de la bola de soldadura de matriz es muy corto, lo que acorta la ruta de transmisión de la señal y reduce la inducción y resistencia del cable. El retraso de transmisión de la señal es pequeño y la frecuencia adaptativa se mejora considerablemente, por lo que se puede mejorar el rendimiento del circuito. El montaje se puede soldar coplanar, lo que mejora considerablemente la fiabilidad; Adecuado para el encapsulamiento de mcm, puede lograr una alta densidad y alto rendimiento de mcm.
4. embalaje tipo so
Los encapsulamientos de tipo incluyen: SOP (encapsulamiento pequeño), tosp (encapsulamiento pequeño y delgado), ssop (encapsulamiento pequeño y reducido), vsop (encapsulamiento muy pequeño) y soic (encapsulamiento de circuitos integrados pequeños), pero se limitan al encapsulamiento de chips de pin en ambos lados. este tipo de encapsulamiento es uno de los encapsulamientos de montaje de superficie, y los pines salen de ambos lados del encapsulamiento en forma de "l". La característica típica de este encapsulamiento es hacer un gran número de pines alrededor del chip de encapsulamiento, que es fácil de operar y de alta fiabilidad. es uno de los métodos de encapsulamiento Principales. en la actualidad, es más común aplicar IC a algunos tipos de almacenamiento.
5. tipo de encapsulamiento qfn
Es un paquete plano cuadrado sin plomo con almohadillas de terminales periféricas y almohadillas de chips para la exposición a la integridad mecánica y térmica. El embalaje puede ser cuadrado o rectangular. Los cuatro lados del paquete están equipados con contactos de electrodos. Debido a que no hay pin, el asiento de montaje ocupa un área más pequeña y una altura más baja que el qfps.
Características del embalaje:
Embalaje de montaje de superficie, diseño sin pin; El diseño de la almohadilla sin pin ocupa un área de PCB más pequeña;
Los componentes son muy delgados (menosde 1 mm) y pueden cumplir con aplicaciones que requieren estrictos requisitos de espacio;
Resistencia extremadamente baja, autoinducción, puede satisfacer aplicaciones de alta velocidad o microondas;
Tiene excelentes propiedades térmicas, principalmente debido a la gran área de almohadillas de disipación de calor en la parte inferior; Ligero y adecuado para aplicaciones portátiles. El pequeño tamaño del paquete está disponible para productos electrónicos de consumo portátiles como computadoras portátiles, cámaras digitales, asistentes digitales personales (pda), teléfonos móviles y reproductores de mp3. Desde el punto de vista del mercado, el encapsulamiento qfn ha atraído cada vez más la atención de los usuarios. Teniendo en cuenta los factores de costo y volumen, el paquete qfn será el punto de crecimiento en los próximos años, y las perspectivas de desarrollo son extremadamente optimistas.
6. tipo de embalaje plcc
Es un portador de encapsulamiento de chips de plástico con plomo. Los pines encapsulados en la superficie se sacan de los cuatro lados del encapsulamiento para formar una forma "d", que es mucho más pequeña que el encapsulamiento dip. El paquete es adecuado para la instalación y cableado de PCB con tecnología de instalación de superficie smt, y tiene las ventajas de pequeño tamaño y alta fiabilidad. Para un encapsulamiento especial de chip de pin, se trata de un encapsulamiento de chip, cuyo pin se dobla hacia adentro en la parte inferior del chip, por lo que el pin del chip no es visible en la vista superior del chip. La soldadura del chip adopta un proceso de soldadura de retorno y requiere un equipo de soldadura especial. También es problemático quitar el chip durante la puesta en marcha, que ahora rara vez se utiliza.
Proceso de producción del sustrato de encapsulamiento ic:
1. procesamiento de sustratos
Durante el proceso de producción, primero es necesario limpiar y tratar químicamente el sustrato para eliminar las impurezas y óxidos superficiales. Este paso garantiza que la superficie del sustrato esté limpia y lisa, sentando así las bases para la posterior adhesión y conexión.
2. medios de adhesión
A continuación, se aplica el medio de Unión al sustrato tratado. Este medio se utiliza para fijar firmemente el chip al sustrato, asegurando un buen contacto entre el chip y el sustrato, que es esencial para el rendimiento eléctrico.
3. colocación y Unión de chips
Después de pegar el chip, es necesario pegarlo al cable. El proceso suele utilizar un cable de oro para conectar el pin en el chip al pin en el sustrato. El uso del cable de oro garantiza la fiabilidad de las conexiones eléctricas y evita posibles pérdidas de señal.
4. plastificación
Después de la adhesión, el chip de cobertura y sus componentes de conexión se plastifican. En esta etapa se envuelven todo el componente con materiales como la resina epoxi para proteger el componente interno del entorno externo. Este es también un paso importante para garantizar la seguridad y estabilidad del producto.
5. Corte y formación de tendones
Después del sellado, el producto pasa por el proceso de corte y formación de costillas. El proceso implica eliminar el exceso de material de sellado y cortar el producto en la forma y el tamaño deseados de acuerdo con los requisitos de diseño. Este proceso es crucial porque afecta la forma y el funcionamiento finales del chip.
6. pruebas de rendimiento eléctrico
Finalmente, todos los chips encapsulados y moldeados requieren pruebas de rendimiento eléctrico. Estas pruebas incluyen comprobar la velocidad de funcionamiento, el consumo de energía, la frecuencia y otras características eléctricas del chip para garantizar que todos los productos cumplan con los estándares de diseño. Después de completar la prueba preliminar, la prueba final garantizará la fiabilidad de todo el producto antes de su lanzamiento.
La selección de un sustrato de encapsulamiento de circuitos integrados adecuado no solo está relacionada con el rendimiento y la calidad del producto, sino que también afecta directamente la eficiencia y el costo de la producción. Por lo tanto, comprender y dominar diversas tecnologías de encapsulamiento IC es crucial para los ingenieros electrónicos.
