Substrato IC - Introduzione alle forme di imballaggio a semiconduttore

Abstract: Ci sono molti tipi di imballaggio per dispositivi semiconduttori s, da DIP, SOP, QFP, PGA, BGA a CSP a SIP. Gli indicatori tecnici sono più avanzati di generazione in generazione. Questi sono tutti sviluppati dai predecessori sulla base della tecnologia di assemblaggio e della domanda del mercato in quel momento. In generale, ha circa tre grandi innovazioni: la prima volta è stata dagli imballaggi plug-in pin agli imballaggi per montaggio superficiale negli anni '80, che hanno notevolmente aumentato la densità di assemblaggio dei circuiti stampati; Negli anni '90, l'avvento del pacchetto positivo del momento palla non solo ha soddisfatto la domanda del mercato di pin alti, ma ha anche notevolmente migliorato le prestazioni dei dispositivi a semiconduttore; Imballaggi a livello di wafer, imballaggi di sistema e imballaggi a livello di chip sono ora la terza innovazione Il prodotto, il suo scopo è quello di ridurre al minimo l'imballaggio. Ogni tipo di imballaggio ha i suoi aspetti unici, vale a dire i suoi vantaggi e svantaggi, e i materiali di imballaggio, le attrezzature di imballaggio e la tecnologia di imballaggio utilizzati variano a seconda delle sue esigenze. La forza trainante del continuo sviluppo dell'imballaggio a semiconduttore è il suo prezzo e le sue prestazioni.

1 Panoramica dell'imballaggio dei dispositivi a semiconduttore

I prodotti elettronici sono composti da dispositivi a semiconduttore (circuiti integrati e dispositivi discreti), circuiti stampati, cavi, telai completi della macchina, involucri e display. I circuiti integrati sono utilizzati per elaborare e controllare i segnali. I dispositivi discreti sono solitamente amplificazione e stampa del segnale. I circuiti stampati e i cavi PCB sono utilizzati per collegare i segnali, il guscio del telaio dell'intera macchina è utilizzato per supporto e protezione e la parte del display è utilizzata come interfaccia per la comunicazione con le persone. Pertanto, i dispositivi a semiconduttore sono la parte principale e importante dei prodotti elettronici e hanno la reputazione di "riso industriale" nell'industria elettronica.

Il mio paese ha sviluppato e prodotto il suo primo computer negli anni '60. Occupa una superficie di circa 100 m2 o più. I computer portatili di oggi sono solo delle dimensioni di una borsa da scuola, mentre i computer futuri potrebbero essere solo delle dimensioni di una penna o più piccoli. Questa rapida riduzione delle dimensioni dei computer e delle loro funzioni sempre più potenti sono una buona prova dello sviluppo della tecnologia dei semiconduttori. Il credito è dovuto principalmente a: (1) il sostanziale aumento dell'integrazione del chip a semiconduttore e della fabbricazione del wafer (fabbricazione del wafer) Il miglioramento della precisione litografica ha reso il chip più potente e la dimensione è diventata più piccola; (2) Il miglioramento della tecnologia di imballaggio a semiconduttore ha notevolmente aumentato la densità dei circuiti integrati sul circuito stampato PCB e il volume dei prodotti elettronici è stato notevolmente aumentato. Abbassare.

Il miglioramento della tecnologia di assemblaggio dei semiconduttori (tecnologia di assemblaggio) si riflette principalmente nello sviluppo continuo del suo tipo di pacchetto (pacchetto). Generalmente indicato come assemblaggio (Assembly) può essere definito come: l'uso della tecnologia della pellicola e della tecnologia di micro-connessione per collegare il chip a semiconduttore (Chip) e il telaio (Leadframe) o substrato (Sulbstrato) o foglio di plastica (Film) o la parte conduttrice del circuito stampato Al fine di condurre fuori i perni di cablaggio e fissarli mediante imbottitura e sigillatura con un supporto isolante di plastica, formare la tecnologia di processo della struttura tridimensionale complessiva. Ha le funzioni di connessione del circuito, supporto fisico e protezione, schermatura esterna del campo, buffering di stress, dissipazione del calore, sovradimensionamento e standardizzazione. Dal pacchetto plug-in nell'era dei triodi e dal pacchetto di montaggio superficiale negli anni '80 al pacchetto di moduli attuali, pacchetto di sistema, ecc., i predecessori hanno sviluppato molte forme di pacchetto e ogni nuova forma di pacchetto può richiedere nuovi materiali, nuovi processi o nuove attrezzature sono utilizzati.

La forza trainante del continuo sviluppo dell'imballaggio a semiconduttore è il suo prezzo e le sue prestazioni. I clienti finali del mercato elettronico possono essere suddivisi in tre categorie: utenti domestici, utenti industriali e utenti nazionali. La caratteristica più grande degli utenti domestici è che il prezzo è economico e i requisiti di prestazione non sono elevati; gli utenti nazionali richiedono prestazioni elevate e il prezzo è solitamente decine o addirittura migliaia di volte superiore a quello degli utenti ordinari, utilizzati principalmente nel settore militare e aerospaziale, ecc.; Gli utenti industriali sono solitamente prezzo e prestazioni Tutti cadono tra i due sopra. I prezzi bassi richiedono una riduzione dei costi sulla base originale, in modo che meno materiali utilizzati, migliore e maggiore è la produzione una tantum, migliore. Le alte prestazioni richiedono una lunga durata del prodotto e possono resistere ad ambienti difficili come alte e basse temperature e umidità elevata. I produttori di semiconduttori cercano sempre di ridurre i costi e migliorare le prestazioni. Naturalmente, ci sono altri fattori come i requisiti di protezione ambientale e le questioni relative ai brevetti che li costringono a cambiare i tipi di imballaggio.

2 Il ruolo dell'incapsulamento

Il pacchetto (pacchetto) è necessario per il chip, ma anche molto importante. L'imballaggio può anche riferirsi all'alloggiamento utilizzato per installare il chip a circuito integrato a semiconduttore. Non solo protegge il chip e migliora la conducibilità termica, ma funge anche da ponte tra il mondo interno del chip e il circuito esterno e la funzione generale delle specifiche. Le principali funzioni dell'incapsulamento sono:

(1) Protezione fisica. Perché il chip deve essere isolato dal mondo esterno per evitare che l'impurità nell'aria corroda il circuito del chip e causare il declino delle prestazioni elettriche, proteggere la superficie del chip e i cavi di collegamento, ecc., in modo che il chip abbastanza morbido sia protetto da danni esterni da forza e danni esterni in termini di fisica elettrica o termica. impatto ambientale; Allo stesso tempo, il coefficiente di espansione termica del chip è abbinato al coefficiente di espansione termica del telaio o del substrato attraverso l'imballaggio, che può alleviare lo stress causato dai cambiamenti nell'ambiente esterno come il calore e lo stress causato dal calore del chip, impedendo così il danneggiamento del chip guasto. Sulla base dei requisiti di dissipazione del calore, più sottile è il pacchetto, meglio è. Quando il consumo energetico del chip è superiore a 2W, un dissipatore di calore o dissipatore di calore deve essere aggiunto al pacchetto per migliorare la sua funzione di dissipazione e raffreddamento del calore; quando da 5 a 1OW, il raffreddamento forzato deve essere adottato. D'altra parte, il chip confezionato è anche più facile da installare e trasportare.

(2) Collegamento elettrico. La funzione di regolazione delle dimensioni (conversione del passo) del pacchetto può essere regolata dal passo di piombo estremamente fine del chip alle dimensioni e al passo del supporto di montaggio, facilitando così l'operazione di montaggio. Ad esempio, dai chip con sub-micron (attualmente sotto 0,13 μm) come caratteristica dimensione, ai giunti di saldatura con 10μm come unità, ai pin esterni con 100μm come unità, e infine stampati in millimetri. I circuiti stampati sono tutti realizzati da contatori di imballaggio. L'imballaggio qui svolge un ruolo di trasformazione da piccolo a grande, da difficile a facile, da complesso a semplice, che può ridurre i costi operativi e i costi dei materiali, e migliorare l'efficienza e l'affidabilità del lavoro, soprattutto realizzando lunghezza e impedenza di cablaggio Il rapporto è il più basso possibile per ridurre la resistenza di connessione, Capacità parassitaria e induttanza per garantire la corretta forma d'onda del segnale e velocità di trasmissione.

(3) Standardizzazione. La funzione generale delle specifiche significa che ci sono specifiche standard per la dimensione, la forma, il numero di pin, la distanza, la lunghezza, ecc. del pacchetto, che è facile da elaborare e facile da abbinare con il circuito stampato. Le relative linee di produzione e attrezzature di produzione sono universali. Questo è molto conveniente per gli utenti di imballaggio, i produttori di circuiti stampati e i produttori di semiconduttori ed è facile da standardizzare. Al contrario, il montaggio a chip nudo e il montaggio a flip-chip attualmente non hanno questo vantaggio. Poiché la qualità della tecnologia di assemblaggio influisce direttamente anche sulle prestazioni del chip stesso e sulla progettazione e produzione del circuito stampato (PCB) ad esso collegato, per molti prodotti a circuito integrato, la tecnologia di assemblaggio è una parte molto critica.

3 Classificazione delle confezioni

Il packaging dei semiconduttori (compresi circuiti integrati e dispositivi discreti) ha subito diverse generazioni di cambiamenti, da DIP, SOP, QFP, PGA, BGA a MCP e poi a SIP. Gli indicatori tecnici sono avanzati di generazione in generazione, tra cui area chip e area packaging. Il rapporto si avvicina sempre più a 1, la frequenza applicabile sta diventando sempre più alta, la resistenza alla temperatura sta migliorando sempre meglio, il numero di pin è aumentato, la spaziatura dei pin è ridotta, il peso è ridotto, l'affidabilità è migliorata e l'uso è più conveniente. Ci sono molti tipi di pacchetti e ogni tipo di pacchetto ha le sue caratteristiche uniche, vale a dire i suoi vantaggi e svantaggi. Naturalmente, i materiali di imballaggio, le attrezzature di imballaggio e la tecnologia di imballaggio utilizzati variano a seconda delle sue esigenze.