Substrato IC - Principio e caratteristiche funzionali del substrato di imballaggio ic comunemente usato

Il substrato di imballaggio IC è un componente chiave nel processo di imballaggio del chip, la sua funzione principale è fornire il collegamento elettrico, la protezione e il supporto del chip, ma anche assumere il ruolo di dissipazione del calore. Il substrato non è solo un vettore per l'imballaggio dei semiconduttori, ma svolge anche un ruolo importante nel garantire le prestazioni e l'affidabilità del chip.

I ruoli principali del substrato di imballaggio ic comprendono i seguenti:

Collegamento elettrico: il substrato fornisce il collegamento elettrico per il chip IC per garantire la trasmissione del segnale e della potenza tra il chip e i circuiti esterni.

Funzione protettiva: Il substrato protegge il chip dall'ambiente fisico e chimico esterno attraverso il processo di incapsulamento. Ciò include la prevenzione della corrosione e dei danni al chip da elementi come polvere e umidità.

Gestione termica: Il substrato incapsulato conduce efficacemente il calore generato durante il funzionamento del chip, impedendo la degradazione delle prestazioni o danni al chip dovuti al surriscaldamento.

1.DIP doppio pacchetto in linea

Si riferisce al chip a circuito integrato confezionato sotto forma di doppio in linea. La maggior parte dei circuiti integrati di piccola e media scala (ics) sono confezionati in questa forma e il numero di pin generalmente non supera 100. Un IC in un pacchetto DIP ha due file di pin che devono essere collegati in una presa su un chip DIP. Naturalmente, può anche essere inserito direttamente nel circuito stampato con lo stesso numero di fori e disposizione geometrica per la saldatura. I chip confezionati in immersione devono essere rimossi con cura dalla presa del chip per evitare danni ai pin.

L'imballaggio ha le seguenti caratteristiche: adatto per saldatura di perforazione PCB (circuito stampato), facile da usare. Il rapporto tra l'area del chip e l'area del pacchetto è grande, quindi anche il volume è grande.

2. incapsulamento tipo QFP/ PFP

La distanza tra i pin del pacchetto del chip è molto piccola, il pin è molto sottile, il circuito integrato generale su larga scala o ultra grande adotta questo tipo di modulo del pacchetto. I chip confezionati in questa forma devono essere saldati alla scheda madre utilizzando SMD (tecnologia del dispositivo di montaggio superficiale). I chip installati SMD non hanno bisogno di perforare fori nella scheda madre, generalmente sulla superficie della scheda madre ha un buon design del punto di saldatura corrispondente del perno. Il perno del chip è allineato con il giunto di saldatura corrispondente e il bordo principale può essere saldato.

L'imballaggio ha le seguenti caratteristiche: Adatto per la tecnologia di montaggio superficiale SMD per installare il cablaggio sulla scheda PCB;

Basso costo, adatto a medio e basso consumo energetico, adatto ad uso ad alta frequenza;

Facile da usare, alta affidabilità; Il rapporto tra l'area del chip e l'area del pacchetto è piccolo;

Tipo di sigillatura maturo, può utilizzare il metodo di lavorazione tradizionale.

Attualmente, il pacchetto QFP/PFP è ampiamente usato e un chip di molti produttori di MCU adotta questo pacchetto.

3.incapsulamento tipo BGA

Con lo sviluppo della tecnologia IC, i requisiti dei substrati di imballaggio IC sono più rigorosi. Questo perché la tecnologia di imballaggio è legata alla funzionalità del prodotto. Quando la frequenza di IC supera 100MHZ, il metodo di imballaggio tradizionale può produrre il cosiddetto fenomeno "CrossTalk" e quando il numero di Pin di IC è superiore a 208 Pin, il metodo di imballaggio tradizionale ha la sua difficoltà.

Pertanto, oltre all'USO dell'imballaggio QFP, la maggior parte degli attuali chip ad alto pin sono passati alla tecnologia di imballaggio BGA (BALL Grid Array PACKAGE). L'imballaggio ha le seguenti caratteristiche: Sebbene il numero di perni aumenti, la distanza tra i perni è molto più grande di quella dell'incapsulamento QFP, che migliora la resa del prodotto finito.

La superficie di contatto tra la sfera di saldatura di matrice e il substrato è grande e breve, che è favorevole alla dissipazione del calore; Il perno della sfera di saldatura dell'array è molto breve, che accorcia il percorso di trasmissione del segnale e riduce l'induttanza e la resistenza del piombo. Il ritardo di trasmissione del segnale è piccolo e la frequenza adattiva è notevolmente aumentata, quindi le prestazioni del circuito possono essere migliorate. L'assemblea può essere saldatura complanare, l'affidabilità notevolmente migliorata; Adatto per l'imballaggio MCM, può raggiungere l'alta densità e le alte prestazioni di MCM.

Imballaggio di tipo 4.SO

Il pacchetto di tipo include: SOP (pacchetto di forma piccola), TOSP (pacchetto di forma piccola sottile), SSOP (pacchetto di forma ridotta SOP), VSOP (pacchetto di forma molto piccola), SOIC (pacchetto di circuito integrato di forma piccola) e altro simile alla forma QFP del pacchetto, ma solo su entrambi i lati della forma di pacchetto chip pin. Le caratteristiche tipiche di questo tipo di imballaggio è quello di fare molti perni intorno al chip di imballaggio, l'operazione di imballaggio è conveniente, alta affidabilità, è uno dei metodi di imballaggio tradizionali, attualmente più comune viene applicato ad alcuni tipi di memoria di IC.

5.QFN package type

È un pacchetto piatto quadrato senza piombo che è privo di piombo con morsetti periferici e un pad chip per esposizione meccanica e termica. Il pacchetto può essere quadrato o rettangolare. I quattro lati della confezione sono dotati di contatti elettrodici. A causa dell'assenza di perni, il supporto occupa un'area più piccola e un'altezza inferiore a QFP.

Caratteristiche dell'imballaggio:

Pacchetto di montaggio superficiale, nessun disegno del perno; Il design del pad meno pin occupa una più piccola area PCB;

I componenti sono molto sottili (< 1mm), che possono soddisfare l'applicazione con requisiti rigorosi sullo spazio;

Impedenza molto bassa, auto-induzione, può soddisfare le applicazioni ad alta velocità o a microonde;

Ha prestazioni termiche eccellenti, principalmente perché c'è una grande area del pad di dissipazione del calore nella parte inferiore; Leggero per applicazioni portatili. Il piccolo fattore di forma del pacchetto può essere utilizzato in elettronica di consumo portatile come computer portatili, fotocamere digitali, assistenti digitali personali (PDA), telefoni cellulari e lettori MP3. Dal punto di vista del mercato, l'imballaggio QFN sta attirando sempre più l'attenzione da parte degli utenti. Considerando i fattori di costo e volume, l'imballaggio QFN sarà un punto di crescita nei prossimi anni e la prospettiva di sviluppo è estremamente ottimista.

6.PLCC tipo di pacchetto

È un vettore di imballaggio di chip di plastica con piombo. Il pacchetto di montaggio superficiale, con i perni che conducono dai quattro lati del pacchetto, forma una forma a "D" ed è molto più piccolo del pacchetto DIP. Il pacchetto è adatto per il montaggio e il cablaggio PCB con tecnologia di montaggio superficiale SMT e presenta i vantaggi di piccole dimensioni e di alta affidabilità. Per il pacchetto speciale del chip del perno, è un genere di pacchetto della patch, il perno di questo pacchetto è piegato verso l'interno nella parte inferiore del chip, quindi il perno del chip non è visibile nella vista superiore del chip. La saldatura di questo chip adotta il processo di saldatura a riflusso, che richiede attrezzature speciali di saldatura. È anche molto fastidioso togliere il chip durante il debug, ed è raramente usato ora.

Processo di produzione del substrato di imballaggio IC:

1.Trattamento dei substrati

Durante il processo di produzione, il substrato deve prima essere pulito e trattato chimicamente per rimuovere impurità superficiali e ossidi. Questo passaggio assicura che la superficie del substrato sia pulita e liscia, ponendo così le basi per il successivo incollaggio e collegamento.

2.Supporti adesivi

Successivamente, un mezzo adesivo viene applicato al substrato trattato. Questo mezzo viene utilizzato per fissare saldamente il chip al substrato, garantendo un buon contatto tra il chip e il substrato, che è fondamentale per le prestazioni elettriche.

3.Chip Collocazione e Bonding

Dopo che il chip è incollato, deve essere legato al cavo di piombo. Questo processo utilizza tipicamente filo d'oro per collegare i perni sul chip ai perni sul substrato. L'utilizzo di fili d'oro garantisce l'affidabilità del collegamento elettrico ed evita possibili perdite di segnale.

4.Plasticizzazione

Dopo il completamento dell'incollaggio, il chip e le sue parti di collegamento sono coperte per essere plastificate. Questa fase utilizza materiali come la resina epossidica per avvolgere l'intero assemblaggio per proteggere i componenti interni dall'ambiente esterno. Questo è anche un passo importante per garantire la sicurezza e la stabilità del prodotto.

5.Tendon taglio e stampaggio

Dopo la sigillatura, il prodotto subisce un processo di taglio e stampaggio a costine. Questo processo prevede la rimozione del materiale di tenuta in eccesso e il taglio del prodotto nella forma e nelle dimensioni desiderate in base ai requisiti di progettazione. Questo processo è critico perché influisce sulla forma finale e sulla funzione del chip.

6.Electrical Performance Testing

Infine, tutti i chip confezionati e stampati devono essere sottoposti a test di prestazione elettrica. Questi test includono l'esame della velocità di funzionamento del chip, del consumo energetico, della frequenza e di altre caratteristiche elettriche per garantire che tutti i prodotti soddisfino gli standard di progettazione. Dopo aver completato i test iniziali, i test finali garantiranno l'affidabilità dell'intero prodotto prima che vada in funzione.

La scelta del giusto substrato di imballaggio ic non riguarda solo le prestazioni e la qualità del prodotto, ma influisce anche direttamente sull'efficienza di produzione e sui costi. Pertanto, è fondamentale per gli ingegneri elettronici comprendere e padroneggiare varie tecnologie di imballaggio IC.