Substrat De Boîtier IC - Introduction au format d'emballage semi - conducteur

Résumé: il existe de nombreux types d'encapsulation pour les dispositifs semi - conducteurs, allant de DIP, SOP, qfp, PGA, BGA, CSP à sip. Les indicateurs techniques sont avancés de génération en génération. Ceux - ci ont été développés par des prédécesseurs en fonction des techniques d'assemblage et des besoins du marché de l'époque. Au total, il présente environ trois innovations majeures: la première est passée d'un boîtier enfichable à broches à un boîtier monté en surface dans les années 1980, ce qui a considérablement augmenté la densité d'assemblage des cartes de circuits imprimés; La deuxième fois, dans les années 1990, l'apparition de boîtiers positifs à moment sphérique a non seulement satisfait la demande du marché pour des broches élevées, mais a également considérablement amélioré les performances des dispositifs semi - conducteurs; L'Encapsulation au niveau de la plaquette, l'encapsulation du système et l'encapsulation au niveau de la puce sont actuellement la troisième plus grande innovation, dont l'objectif est de minimiser l'encapsulation. Chaque type d'emballage a ses propres aspects, à savoir ses avantages et ses inconvénients, et les matériaux d'emballage, les équipements d'emballage et les techniques d'emballage utilisés varient en fonction de leurs besoins. La force motrice qui alimente l'évolution continue des emballages semi - conducteurs est leur prix et leurs performances.

1 Aperçu de l'encapsulation des dispositifs semi - conducteurs

L'électronique se compose de dispositifs semi - conducteurs (circuits intégrés et dispositifs discrets), de cartes de circuits imprimés, de fils, de cadres de machines complètes, de boîtiers et d'écrans. Les circuits intégrés sont utilisés pour traiter et contrôler les signaux. Les dispositifs discrets sont généralement l'amplification du signal et l'impression. La carte PCB et les fils sont utilisés pour connecter les signaux, le boîtier du cadre de la machine entière est utilisé pour le support et la protection, et la Section d'affichage sert d'interface pour la communication avec les gens. Par conséquent, les dispositifs semi - conducteurs sont un composant majeur de l'électronique et ont une réputation de « riz industriel» dans l'industrie électronique.

Notre pays a développé et produit son premier ordinateur dans les années 1960. Il couvre une superficie d'environ 100 mètres carrés ou plus. Les ordinateurs portables d'aujourd'hui ne sont que de la taille d'un sac d'école, tandis que les ordinateurs de demain peuvent être de la taille d'un stylo ou plus petits. La réduction rapide de la taille des ordinateurs et leur puissance croissante sont une bonne preuve du développement de la technologie des semi - conducteurs. Ceci est principalement dû à: (1) l'intégration de puces semi - conductrices et la fabrication de plaquettes (fabrication de plaquettes) L'amélioration de la précision de la lithographie rend les puces plus puissantes et de plus petite taille; (2) L'amélioration de la technologie d'emballage de semi - conducteur améliore considérablement la densité des circuits intégrés sur la carte de circuit imprimé PCB, et le volume des produits électroniques augmente également considérablement. Réduit.

Les progrès de la technologie d'assemblage des semi - conducteurs se reflètent principalement dans l'évolution constante de leur type d'emballage. Communément appelé assemblage, il peut être défini comme: la connexion d'une puce semi - conductrice (CHIP) avec un cadre (leadframe) ou un substrat (sulbstrate) ou une feuille de plastique (film) ou une partie conductrice d'une carte de circuit imprimé utilisant la technologie des films minces et la technologie de microconnexion, Technologie de processus pour former une structure tridimensionnelle intégrale. Il a des fonctions telles que la connexion de circuit, le support physique et la protection, le blindage de champ externe, le tampon de contrainte, la dissipation thermique, la taille surdimensionnée et la normalisation. De l'encapsulation enfichable à l'ère des Triodes et de l'encapsulation en surface dans les années 1980, à l'encapsulation de modules, à l'encapsulation de systèmes, etc., les prédécesseurs ont développé de nombreuses formes d'encapsulation et chaque nouvelle forme d'encapsulation peut nécessiter l'utilisation de nouveaux matériaux, de nouveaux procédés ou de nouveaux équipements.

La force motrice qui alimente l'évolution continue des emballages semi - conducteurs est leur prix et leurs performances. Les clients finaux du marché électronique peuvent être divisés en trois catégories: les utilisateurs domestiques, les utilisateurs industriels et les utilisateurs nationaux. La plus grande caractéristique des utilisateurs à domicile est le prix bon marché et les exigences de performance ne sont pas élevées; Les utilisateurs nationaux sont très exigeants en termes de performances, les prix sont souvent des dizaines voire des milliers de fois supérieurs à ceux de l'utilisateur moyen, principalement dans des domaines tels que l'armée et l'aérospatiale; Les utilisateurs industriels sont généralement entre le prix et la performance. Les exigences de prix bas réduisent les coûts sur la base originale, de sorte que moins la quantité de matériel est meilleure, plus la production jetable est grande, mieux c'est. La haute performance nécessite une longue durée de vie du produit et peut résister à des environnements difficiles tels que des températures élevées, basses et une humidité élevée. Les fabricants de semi - conducteurs ont travaillé dur pour réduire les coûts et améliorer les performances. Bien sûr, il existe d'autres facteurs, tels que les exigences de protection de l'environnement et les problèmes de brevets, qui les obligent à changer de type d'emballage.

2 rôle de l'encapsulation

L'Encapsulation (package) est nécessaire pour la puce, mais elle est également très importante. Par boîtier, on peut également dire un boîtier pour le montage d'une puce de circuit intégré semi - conducteur. Il protège non seulement la puce et améliore la conductivité thermique, mais sert également de pont entre le monde intérieur de la puce et les circuits externes, ainsi que la spécification des fonctions universelles. Les principales fonctions de l'encapsulation sont:

1) protection physique. Parce que la puce doit être isolée du monde extérieur pour empêcher les impuretés de l'air de corroder le circuit de la puce et de provoquer une dégradation des propriétés électriques, de protéger la surface de la puce et les fils de connexion, etc., de sorte que la puce assez molle est protégée des dommages causés par des forces extérieures et des dommages externes en termes électriques ou thermophysiques. Impact environnemental; Dans le même temps, en Encapsulant, en faisant correspondre le coefficient de dilatation thermique de la puce au taux de dilatation thermique du cadre ou du substrat, il est possible d'atténuer les contraintes causées par les changements environnementaux externes, tels que les contraintes causées par la chaleur et la chaleur de la puce, empêchant ainsi la défaillance des dommages à la puce. Basé sur les exigences de dissipation de chaleur, plus l'emballage est mince, mieux c'est. Lorsque la consommation d'énergie de la puce est supérieure à 2 W, il est nécessaire d'ajouter un radiateur ou un dissipateur de chaleur au boîtier pour améliorer sa fonction de dissipation de chaleur et de refroidissement; Lorsque 5 à 1ow, le refroidissement forcé doit être appliqué. D'autre part, les puces encapsulées sont également plus faciles à installer et à transporter.

(2) connexion électrique. La fonction de réglage dimensionnel (conversion d'espacement) du boîtier peut être ajustée de l'espacement des fils extrêmement fins de la puce à la taille et à l'espacement du substrat de montage, facilitant ainsi les opérations d'installation. Par example, on passe d'une puce de taille submicronique (actuellement inférieure à 0,13 µm), à un point de soudure de puce de 10 µm, à une broche externe de 100 µm et enfin à une impression en millimètres. Les cartes sont toutes réalisées en Encapsulant les compteurs. L'Encapsulation joue ici un rôle de transition de petit à grand, de difficile à facile, de complexe à simple, permettant de réduire les coûts d'exploitation et les coûts matériels, d'améliorer l'efficacité et la fiabilité du travail, notamment en réalisant des longueurs de câblage et des impédances. Le rapport est le plus faible possible pour réduire la résistance de connexion, Capacité et inductance parasites pour assurer la forme d'onde de signal correcte et la vitesse de transmission.

3) normalisation. La fonction universelle de la spécification est que la taille, la forme, le nombre de broches, l'espacement, la longueur, etc. du boîtier ont des spécifications standard, faciles à traiter et faciles à assortir à la carte de circuit imprimé. Les lignes de production et les équipements de production associés sont universels. Ceci est très pratique pour les utilisateurs d'encapsulation, les fabricants de cartes et les fabricants de semi - conducteurs, et facile à normaliser. En revanche, le montage sur puce nue et le montage sur puce inversée ne présentent actuellement pas cet avantage. Étant donné que la qualité de la technologie d'assemblage affecte également directement les performances de la puce elle - même ainsi que la conception et la fabrication de la carte de circuit imprimé (PCB) à laquelle elle est connectée, la technologie d'assemblage est un élément essentiel pour de nombreux produits de circuits intégrés.

3 Classification des emballages

L'Encapsulation des semi - conducteurs, y compris les circuits intégrés et les dispositifs discrets, a évolué au fil des générations, passant de DIP, SOP, qfp, PGA, BGA à MCP, en passant par sip. Les indicateurs techniques sont avancés de génération en génération, y compris la zone de la puce et la zone d'encapsulation. Le rapport est de plus en plus proche de 1, la fréquence applicable est de plus en plus élevée, la résistance à la température est de mieux en mieux, le nombre de broches augmente, l'espacement des broches est réduit, le poids est réduit, la fiabilité est améliorée et l'utilisation est plus pratique. Il existe de nombreux types d'emballages, chacun avec ses caractéristiques uniques, à savoir les avantages et les inconvénients. Bien sûr, les matériaux d'emballage, les équipements d'emballage et les techniques d'emballage utilisés varient en fonction de leurs besoins.