IC基板 - 半導体実装形態入門

多くの包装タイプがあります 半導体装置 s, ディップから, 芝, QFP, PGA, CSPへのBGA. 技術指標は世代から世代までより進んでいる. これらはすべて、その時点での組立技術と市場の需要に基づいて前任者によって開発されています. 一般的に言えば, これは、3つの主要な革新を持っています：最初は1980年代のピンプラグインパッケージングから表面実装パッケージングでした, これは、プリント回路基板のアセンブリ密度を大いに増加させた二度目は1990年代にあった, ボールモーメントポジティブパッケージの出現は，高いピンに対する市場のわずかな需要を満たしているだけではない, しかし、パフォーマンスも大幅に向上しました 半導体装置sウエハレベルパッケージング, システム実装, そして、チップレベルパッケージングは、現在第3の革新製品です, その目的は、パッケージを最小限にすることです. 各タイプの包装には独特の側面がある, すなわち、その利点と欠点, 包装材料, 包装装置, そして、使用される包装技術は、そのニーズに応じて変化する. 連続開発を推進する駆動力 半導体 包装はその価格と性能である.

1概要 半導体 device packaging

Electronic products are composed of 半導体装置s (integrated circuits and discrete devices), プリント回路基板, ワイヤ, コンプリートマシン, ケーシング, とディスプレイ. 集積回路は、信号処理および制御に使用される. ディスクリートデバイスは、通常、信号増幅と印刷です. PCB回路基板 ワイヤは信号を接続するために使われる, マシン全体のフレームシェルはサポートと保護に使用されます, そして、表示部分は、人々とのコミュニケーションのためのインターフェースとして使われます. したがって, 半導体装置sは電子製品の主要で重要な部分です, エレクトロニクス産業における「インダストリアル・ライス」の評判.

私の国は1960年代に最初のコンピュータを開発し生産した. 約100 m 2以上の面積を占める. 今日の携帯用コンピュータは小袋の大きさにすぎない, 将来のコンピュータがペンのサイズであるかもしれないか、より小さいかもしれませんが. コンピュータの大きさの急速な縮小とそれらのますます強力な機能は 半導体 テクノロジー. The credit is mainly due to: (1) The substantial increase in 半導体 chip integration and wafer fabrication (Wafer fabrication) 改良 the lithography accuracy has made the chip more powerful and the size has become smaller; (2) The improvement of 半導体 実装技術は、集積回路の集積度を大きく向上させた プリント基板, そして、電子製品のボリュームが大幅に増加している. 下げる.

The improvement of 半導体 assembly technology (Assembly technology) is mainly reflected in the continuous development of its package type (Package). Generally referred to as assembly (Assembly) can be defined as: the use of film technology and micro-connection technology to connect the 半導体チップ) and the frame (Leadframe) or substrate (Sulbstrate) or plastic sheet (Film) or the conductor part of the printed circuit board In order to lead out the wiring pins, そして、プラスチック絶縁媒体でpottingして、封をすることによって、彼らを固定してください, 全体三次元構造のプロセス技術の形成. 回路接続機能, 身体の支えと保護, 外部磁界遮蔽, 応力緩衝, 放熱, 大型化と標準化. 三極時代のプラグインパッケージと1980年代の表面実装パッケージから現在のモジュールパッケージまで, システムパッケージ, etc., 前任者は多くのパッケージ形態を開発した, 新しいパッケージの形は新しい材料を必要とするかもしれません, 新しいプロセスや新しい装置が使用されます.

半導体パッケージの連続開発を推進する駆動力はその価格と性能である。電子市場の最終顧客は、3つのカテゴリーに分けられることができます：ホームユーザー、産業ユーザーと全国ユーザー。ホームユーザーの最大の特徴は、価格が安いとパフォーマンス要件が高くないことですナショナルユーザーは高いパフォーマンスを必要とします、そして、価格は通常軍隊または航空宇宙などで主に使われる普通のユーザーの何十または何千倍もあります；産業ユーザーは、通常、価格とパフォーマンスは、上記の2つの間のすべての秋です。低価格は、元のベースでコスト削減を必要とするので、使用される材料が少なく、より良い、そして一度の出力が大きいほど、より良い。高性能は長い製品寿命を必要とします、そして、高い温度と低い温度と高湿度のような厳しい環境に耐えることができます。半導体メーカは常にコスト削減と性能向上を図っている。もちろん、環境保護の要件や特許の問題などの他の要因は、パッケージの種類を変更することを強制します。

2カプセル化の役割

パッケージにはパッケージが必要ですが、非常に重要です。パッケージングは、半導体集積回路チップを設置するために使用されるハウジングを参照することもできる。チップを保護し、熱伝導性を高めるだけでなく、チップの内部世界と外部回路との間のブリッジ、および仕様の一般的な機能も兼ねている。カプセル化の主な機能は以下の通りです。

1）物理的な保護。チップは、空気中の不純物がチップ回路を腐食するのを防止し、電気的性能が低下するのを防止し、チップ表面を保護し、リード線などを接続するのを防止するために外界から分離されなければならないので、かなり柔らかいチップが電気的または熱的な物理学に関して外力の損傷および外部損傷から保護される。環境影響同時に、チップの熱膨張係数は、パッケージングによってフレームや基板の熱膨張係数に整合され、熱やチップの熱によるストレス等の外部環境の変化によるストレスを緩和することができ、チップダメージ不良を防止することができる。熱放散の要件に基づいて、パッケージの薄い方が良い。チップの消費電力が2 Wよりも大きいとき、ヒートシンクまたはヒートシンクは、その放熱および冷却機能を強化するためにパッケージに加えられる必要がある5時から1時に強制冷却を採用しなければならない。他方、パッケージ化されたチップは、また、インストールして、輸送するのがより簡単である。

2）電気的接続。パッケージのサイズ調整（ピッチ変換）機能は、チップの非常に細かいリードピッチから実装基板の大きさやピッチに調整することができ、実装を容易にすることができる。例えば、サブミクロン（現在0.13×1／4 m以下）のチップから、10×1／4 mの単位で半田接合をチップとし、100×1／4 mの単位で外部ピンに接続し、最終的にはミリメートルで印刷する。回路基板はすべてパッケージングメータで実現されている。ここでのパッケージは、小型から大規模への、困難から容易に、複雑で単純なものから、動作コストおよび材料コストを低減し、特に作業効率および信頼性を向上させることができる。特に、配線長およびインピーダンスを実現することによって、接続抵抗を低減することができる。正しい信号波形と伝送速度を確実にする寄生容量とインダクタンス。

3）標準化。仕様の一般的な機能は、パッケージのサイズ、形状、ピンの数、間隔、長さなどの標準的な仕様があることを意味します。そして、それは処理しやすくて、プリント回路基板と一致しやすいです。関連生産ラインと生産設備は普遍的です。これは，ユーザ，回路基板メーカ，半導体メーカのパッケージ化に非常に便利であり，標準化が容易である。対照的に、ベアチップ実装およびフリップチップ実装は、この利点を有していない。アセンブリ技術の品質はまた、チップ自体の性能およびそれに接続されたプリント回路基板（PCB）の設計および製造に直接影響するので、多くの集積回路製品のために、アセンブリ技術は非常に重要な部分である。

3パッケージ分類

包装 半導体（集積回路を含む） and discrete devices) has undergone several generations of changes, ディップから, 芝, QFP, PGA, そして、それから、SIPへのBGA. 技術指標は世代から世代まで進んでいる, チップ領域とパッケージング領域を含むこと. 比率は近づき、1に近づく, 適用頻度は高くなっている, 温度抵抗は良くなっている, the ピン数 is increased, the pin 間隔 is reduced, 体重を減らす, 信頼性向上, そして、使用はより便利です. パッケージの多くの種類があります, そして、各タイプのパッケージには独自の特徴があります, すなわち、その利点と欠点. もちろん, 包装材料, 包装装置, そして、使用される包装技術は、そのニーズに応じて変化する.