Progettazione PCB - Linee guida per la progettazione di PCB per IC confezionati a livello di wafer

La distanza tra i giunti di saldatura dei componenti WLP e WLCSP è piuttosto piccola. Diversi disegni del cuscinetto di saldatura limiteranno anche la larghezza della traccia tra i giunti di saldatura. Ci sono più restrizioni quando si progetta il PCB.

Con l'imballaggio a livello di chip wafer di WLP e WLCSP, l'efficacia dei chip miniaturizzati è diventata sempre più significativa e anche l'uso di prodotti elettronici ha continuato ad aumentare. Tuttavia, sebbene WLP e WLCSP possano raggiungere le dimensioni del chip dopo l'imballaggio Proprio come gli eccellenti vantaggi delle stesse dimensioni e dimensioni dello stampo, le funzioni dei prodotti confezionati stanno diventando sempre più complesse, il numero di pin e i requisiti di progettazione stanno diventando sempre più rigorosi e il design PCB è diventato una nuova sfida applicativa...

WLP (Wafer Level Packaging) e WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package) sono in realtà un metodo di imballaggio dei circuiti integrati, che si riferisce direttamente sul wafer dopo che la produzione di wafer (Wafer) è completata. Procedure di imballaggio e collaudo, quando l'imballaggio è completato, quindi tagliato in un unico metodo di produzione di imballaggio a circuito integrato.

I componenti di progettazione del pacchetto realizzati da IC e WLP convenzionali sono molto diversi per dimensioni e WLP richiede solo la dimensione dello stampo per avere le stesse caratteristiche elettriche.

WLP esegue l'imballaggio dei componenti nella fase del wafer, quindi non c'è bisogno di spazio per i perni IC convenzionali, il riempimento del corpo del pacchetto, ecc. e la dimensione del componente può raggiungere la dimensione dello stampo, quindi le sfide di progettazione del PCB sono maggiori.

Nemotek utilizza WLP per realizzare moduli di sensori di immagine, con un design di obiettivo ottico, che può ridurre notevolmente l'impronta del modulo sensore di immagine. La produzione può essere fatta rapidamente con alimentazione automatica, che consente di risparmiare i costi di produzione.

Samsung adotta il sensore di immagine prodotto sotto forma di WLP, direttamente utilizzando imballaggi a livello di wafer per ridurre notevolmente le dimensioni del componente, il componente può essere estremamente sottile e la più piccola impronta.

WLP e WLCSP sono diversi dal metodo di produzione del circuito integrato in cui il wafer è tagliato in stampi e quindi pin aggiuntivi sono cablati nella confezione. A causa dell'ingombro ridotto del pacchetto, WLP e WLCSP possono ottenere le stesse funzioni di applicazione IC, ma fintanto che l'ingombro è uguale alla dimensione dello stampo dopo il taglio e nel processo di creazione di un singolo IC da WLP e WLCSP, non è necessario collegare e riempire colla come i normali IC. Quando si sviluppano soluzioni di progettazione miniaturizzate o ultra-piccole, le applicazioni IC con metodi di progettazione WLP e WLCSP possono ottenere eccellenti vantaggi di miniaturizzazione del prodotto. Inoltre, i componenti WLP e WLCSP stessi hanno eccellenti proprietà elettriche (a causa della mancanza di cavi e pin), che vengono utilizzati per componenti per applicazioni di trasmissione ad alta velocità. L'efficienza è maggiore, perché i componenti possono essere lavorati sul wafer, anche il processo di produzione ingombrante di IC è ridotto.

Ma ecco che arriva il problema. Sebbene WLP e WLCSP siano relativamente piccole di dimensioni, con il numero crescente di pin di IC convenzionali, i requisiti del campo della palla per gli imballaggi WLP e WLCSP sono diventati più rigorosi, ma le proprietà elettriche richieste per la progettazione del circuito Fondamentalmente, non è diverso dal supporto elettrico richiesto dagli IC generali, ma le dimensioni di WLP e WLCSP sono state ridotte alla dimensione dello stampo. Inoltre, i contatti e i circuiti che possono essere collegati al PCB con WLP e WLCSP sono estremamente piccoli. Nella progettazione di PCB La soluzione non è facile come la soluzione generale di applicazione IC.

Per quanto riguarda l'uso di imballaggi a livello di wafer, lo scopo è ridurre il costo e le dimensioni complessive della soluzione, ma quando viene introdotto l'imballaggio a livello di wafer, il costo del PCB è destinato a essere dovuto all'uso di imballaggi a livello di wafer e deve essere effettuato il cablaggio corrispondente. Con il miglioramento del processo di punzonatura, le caratteristiche del PCB possono essere completamente abbinate ai componenti WLP e WLCSP senza problemi di connessione. Soprattutto dopo che WLP e WLCSP sono utilizzati nello schema di progettazione, PCB diventerà più complicato e il suo ruolo diventerà più importante. Durante la progettazione è necessaria un'attenta pianificazione per evitare la stabilità del prodotto terminale causata dalla qualità del PCB.

L'imballaggio dei componenti nella fase del wafer consente di risparmiare notevolmente l'impronta della scheda portante

Poiché gli imballaggi WLP e WLCSP sono costruiti direttamente sul processo di imballaggio del substrato "silicio", IC fondamentalmente non ha bisogno di utilizzare fili di incollaggio, per i componenti ad alta frequenza, può direttamente ottenere migliori proprietà elettriche ad alta frequenza e raggiungere il vantaggio di accorciare il tempo di ciclo. E perché l'imballaggio può essere completato nel fab e il costo di imballaggio può essere risparmiato allo stesso tempo, ma per l'ingegnere, il piano di progettazione deve anche essere considerato nella direzione di ridurre i costi. Per abbinare i componenti WLP e WLCSP, anche il costo del PCB deve essere limitato in una certa misura. Prestare attenzione alla progettazione di compromesso, o adottare il layout del circuito corrispondente.

In generale, per importare componenti WLP e WLCSP, prima di eseguire la pianificazione del layout PCB, gli ingegneri devono prima ottenere l'impronta di WLP e WLCSP (cioè dimensione del pacchetto), e allo stesso tempo confermare la dimensione / errore di contatto e il contatto dei componenti WLP e WLCSP Per informazioni critiche sui componenti come passo, layout del circuito di avvio e posizionamento dei componenti di processo, È possibile utilizzare i parametri dei componenti ottenuti per progettare e pianificare. Poiché le dimensioni e i contatti di WLP e WLCSP diventano più piccoli, è necessario considerare anche la saldatura dei pin IC applicabili. Design tappetino.

PCB deve essere perfezionato per moduli SMD e NSMD

Può essere abbinato ai tipi di pad WLP e WLCSP e possono essere utilizzati Solder Mask Defined (SMD) e Nonsolder Mask Defined (NSMD). Il cuscinetto di saldatura SMD di definizione della maschera di saldatura è progettato per utilizzare la maschera di saldatura per definire la sfera di saldatura e l'area del cuscinetto di saldatura da saldare. Questa soluzione di progettazione può ridurre la possibilità che il cuscinetto di saldatura possa essere tirato su durante il processo di saldatura o desaldatura. Ma lo svantaggio della forma SMD è che SMD riduce l'area della superficie della superficie di rame collegata con la sfera di saldatura e allo stesso tempo riduce lo spazio tra i pad adiacenti, che limiterà la larghezza della traccia tra i pad e può anche causare l'accensione del PCB. Nella maggior parte degli schemi di progettazione, quello più comunemente usato è ancora lo schema di progettazione SMD, perché i cuscinetti di saldatura del SMD possono avere migliori caratteristiche di connessione della saldatura e la saldatura e i cuscinetti di saldatura possono essere integrati insieme durante il processo di produzione.

Per quanto riguarda il cuscinetto di saldatura non-saldatore mask-defined (NSMD), il metodo di progettazione è quello di utilizzare rame per la saldatura a urti per definire l'area del cuscinetto di saldatura. Questa soluzione di progettazione può fornire una superficie più ampia per collegare il PCB e la palla di saldatura. Allo stesso tempo, NSMD Rispetto alla forma di progettazione SMD, fornisce anche una maggiore distanza di isolamento tra le pastiglie di saldatura e le pastiglie di saldatura, che consente una più ampia distanza di cablaggio tra le pastiglie di saldatura e ha una maggiore flessibilità per l'uso di fori passanti del PCB. Tuttavia, se l'NSMD sta saldando, la dissaldazione e altre operazioni possono facilmente causare l'estrazione del cuscinetto di saldatura.

Particolare considerazione è richiesta per la spaziatura

La considerazione della dimensione del passo è anche molto importante, soprattutto quando il PCB è sotto forma di SMD o NSMD, anche la dimensione del passo riservata delle diverse soluzioni sarà leggermente diversa e la dimensione del passo si riferisce alla distanza tra le sfere di saldatura, che è due. La distanza tra il centro della palla di saldatura e più grande è la dimensione del passo, Maggiore è lo spazio di cablaggio tra il pad di saldatura e il pad di saldatura che può essere utilizzato per il cablaggio.

In termini di cablaggio PCB, a causa delle caratteristiche dei componenti WLP e WLCSP, il campo della sfera di saldatura disponibile è piuttosto piccolo. Fondamentalmente, è impossibile utilizzare apparecchiature di apertura meccaniche per aprire fori PCB. Poiché il diametro del foro dell'apertura meccanica è troppo grande, il processo di apertura può anche rendere il PCB La linea superiore più sottile è danneggiata a causa di errori nel processo di apertura. Tuttavia, nei PCB che utilizzano componenti WLP e WLCSP, poiché i circuiti sono molto più stretti, verranno utilizzate vie perforate laser, che sono più costose, invece.

Osservazioni conclusive

L'imballaggio a livello di chip Wafer dei componenti WLP e WLCSP ha un eccellente vantaggio di miglioramento per ridurre le dimensioni del prodotto finale, ma in cambio del piano di progettazione PCB deve anche essere aggiornato simultaneamente, con schede multistrato ad alta densità e aperture laser di precisione. Durante lo sviluppo, lo spazio della scheda portante e il costo dei componenti originariamente risparmiati dai componenti IC saranno parzialmente trasferiti alla progettazione del PCB e alla successiva produzione di massa. Invece, componenti più piccoli vengono utilizzati per produrre parti e componenti sulla linea di produzione sul retro del prodotto. La lavorazione o la manutenzione causeranno anche alcuni problemi operativi più difficili da implementare, che devono essere considerati uno ad uno prima della progettazione pertinente.