Substrat IC - Prinsip substrat pakej ic yang biasa digunakan dan ciri-ciri fungsi

Substrat pakej IC adalah komponen kunci dalam proses pakej cip, fungsi utamanya ialah menyediakan sambungan elektrik, perlindungan dan sokongan cip, tetapi juga mengambil peran penyebaran panas. Substrat bukan sahaja pembawa untuk pakej semikonduktor, tetapi juga bermain peran penting dalam memastikan prestasi dan kepercayaan cip.

Peran utama substrat pakej ic termasuk berikut:

Sambungan elektrik: substrat menyediakan sambungan elektrik untuk cip IC untuk memastikan penghantaran isyarat dan kuasa antara cip dan litar luaran.

Fungsi perlindungan: Substrat melindungi cip dari persekitaran fizikal dan kimia luaran melalui proses encapsulasi. Ini termasuk mencegah kerosakan dan kerosakan cip dari unsur seperti debu dan basah.

Pengurusan panas: Substrat yang dikumpulkan secara efektif menjalankan panas yang dihasilkan semasa operasi cip, mencegah kerosakan prestasi atau kerosakan pada cip disebabkan pemanasan berlebihan.

1.DIP pakej dalam baris dua

Ia merujuk kepada cip sirkuit terintegrasi yang dikemaskan dalam bentuk dua dalam baris. Kebanyakan sirkuit terpasang skala kecil dan tengah (ics) dikemas dalam bentuk ini, dan bilangan pin biasanya tidak melebihi 100. IC dalam pakej DIP mempunyai dua baris pin yang perlu dipalam ke soket pada cip DIP. Sudah tentu, ia juga boleh diseret secara langsung ke papan sirkuit dengan bilangan lubang yang sama dan pengaturan geometrik untuk penywelding. Chip-pakej terpakai seharusnya dibuang dengan hati-hati dari soket cip untuk menghindari kerosakan pada pins.

Pengimbangan mempunyai ciri-ciri yang berikut:sesuai untuk penyelamatan perforasi PCB(papan sirkuit cetak), mudah beroperasi. Nisbah antara kawasan cip dan kawasan pakej adalah besar, jadi volum juga besar. Ia adalah pakej jenis plug popular, julat aplikasi termasuk IC logik piawai, ingatan dan sirkuit mikrokomputer, dll.

2. QFP/ PFP jenis encapsulasi

Jarak diantara pins pakej cip sangat kecil, pin sangat tipis, sirkuit integrasi besar umum atau ultra besar mengadopsi bentuk pakej semacam ini.Chips pakej dalam bentuk ini mesti diseweld ke papan ibu menggunakan SMD (teknologi peranti lekap permukaan). Chip yang dipasang SMD tidak perlu menusuk lubang di papan ibu, biasanya pada permukaan papan ibu mempunyai rancangan yang baik bagi titik penyelamat pin yang sepadan. Pin cip disesuaikan dengan kongsi tentera yang sepadan, dan papan utama boleh disesuaikan.

Pengepasan mempunyai ciri-ciri berikut: Tersesuai untuk teknologi pemasangan permukaan SMD untuk memasang kawat pada papan PCB;

Kost rendah, sesuai untuk penggunaan tenaga tengah dan rendah,sesuai untuk penggunaan frekuensi tinggi;

Mudah beroperasi, kepercayaan tinggi; Nisbah antara kawasan cip dan kawasan pakej adalah kecil;

Jenis penyegelan matang, boleh guna kaedah pemprosesan tradisional.

Pada masa ini, pakej QFP/PFP digunakan secara luas, dan cip banyak pembuat MCU menerima pakej ini.

3.BGA jenis encapsulasi

Dengan pembangunan teknologi IC, keperluan substrat pakej IC lebih ketat. Ini kerana teknologi pakej berkaitan dengan fungsi produk. Apabila frekuensi IC melebihi 100MHZ, kaedah pakej tradisional boleh menghasilkan fenomena yang disebut "CrossTalk", dan apabila nombor Pin IC lebih besar dari 208 Pin, kaedah pakej tradisional mempunyai kesulitan.

Oleh itu, selain penggunaan pakej QFP, kebanyakan cip nombor pin tinggi semasa ditukar ke teknologi pakej BGA(BALL Grid Array PACKAGE). Pengepasan mempunyai ciri-ciri yang berikut:Walaupun bilangan pin meningkat,jarak antara pin jauh lebih besar daripada yang bagi encapsulasi QFP, yang meningkatkan hasil produk selesai.

Permukaan kenalan antara bola solder tatasusunan dan substrat adalah besar dan pendek, yang menyebabkan penyebaran panas; Pin bola tentera array sangat pendek, yang pendek laluan penghantaran isyarat dan mengurangkan induktan dan perlawanan memimpin. Lambat penghantaran isyarat kecil dan frekuensi penyesuaian meningkat, jadi prestasi sirkuit boleh diperbaiki. Pengumpulan boleh menjadi penywelding koplanar, kepercayaan meningkat; Sesuai untuk pakej MCM, boleh mencapai ketepatan tinggi dan prestasi tinggi MCM.

Pakej jenis 4.SO

Pakej jenis mengandungi :SOP( pakej bentuk kecil), TOSP (pakej bentuk kecil tipis tipis kecil), SSOP (jenis SOP yang dikurangkan), VSOP (pakej bentuk sangat kecil), SOIC (pakej sirkuit integrasi bentuk kecil) dan lain-lain yang serupa dengan bentuk pakej QFP, tetapi hanya pada kedua-dua sisi bentuk pakej cip pin.Jenis pakej ini adalah salah satu pakej jenis lekap permukaan, dan pin memimpin keluar dari kedua-dua sisi pakej dalam bentuk "L". Karakteristik tipikal jenis pakej ini adalah untuk membuat banyak pin di sekitar cip pakej, operasi pakej adalah selesa, kepercayaan tinggi, adalah salah satu kaedah pakej aliran utama, semasa lebih umum dilaksanakan pada beberapa jenis memori IC.

Jenis pakej 5.QFN

Adakah pakej rata kuasa dua tanpa leadless yang bebas lead dengan pads terminal peripheral dan pad cip untuk eksposisi integriti mekanik dan panas. Pakej boleh kuasa dua atau segiempat. Empat sisi pakej disediakan dengan kenalan elektrod. Kerana tiada pin, pegunungan memegang kawasan yang lebih kecil dan tinggi lebih rendah daripada QFP.

Ciri-ciri pakej:

Pakej lekap permukaan, tiada desain pin; Design pad pin kurang menguasai kawasan PCB yang lebih kecil;

Komponen sangat tipis (< 1mm), yang boleh memenuhi aplikasi dengan keperluan ketat pada ruang;

Impedansi yang sangat rendah, induksi diri, boleh memenuhi kelajuan tinggi atau aplikasi mikrogelombang;

Ia mempunyai prestasi panas yang baik, terutama kerana terdapat kawasan besar pad penyebaran panas di bawah; Mudah untuk aplikasi portable. Faktor bentuk kecil pakej boleh digunakan dalam elektronik konsumen portable seperti komputer notebook, kamera digital, pembantu digital peribadi (PDA), telefon bimbit dan pemain MP3. Dari perspektif pasar, pakej QFN menarik perhatian semakin banyak dari pengguna. Mengingat faktor biaya dan volum, pakej QFN akan menjadi titik pertumbuhan dalam beberapa tahun berikutnya, dan prospek pembangunan sangat optimistik.

Jenis pakej 6.PLCC

Ia adalah pembawa pakej cip plastik dengan lead. Pakej lekap permukaan, dengan pins yang memimpin dari empat sisi pakej, membentuk bentuk "D" dan jauh lebih kecil daripada pakej DIP. Pakej ini sesuai untuk pemasangan dan kabel PCB dengan teknologi pemasangan permukaan SMT, dan mempunyai keuntungan saiz kecil dan kepercayaan tinggi. Untuk pakej cip pin istimewa, ia adalah jenis pakej patch, pin pakej ini bengkok ke dalam di bawah cip, jadi pin cip tidak kelihatan dalam paparan atas cip. Penyesuaian cip ini mengadopsi proses penyeludupan ulang, yang memerlukan peralatan penyeludupan istimewa. Ia juga sangat sukar untuk melepaskan cip semasa penyahpepijatan, dan ia jarang digunakan sekarang.

Proses produksi substrat pakej IC:

1.Pemprosesan Substrate

Semasa proses produksi, substrat pertama perlu dibersihkan dan dirawat secara kimia untuk menghapuskan kemudahan permukaan dan oksid. Langkah ini memastikan permukaan substrat bersih dan licin, sehingga meletakkan dasar untuk ikatan dan sambungan berikutnya.

2.Media yang melekat

Seterusnya, media melekat dilaksanakan pada substrat yang dirawat. Medium ini digunakan untuk melekat cip dengan kuat ke substrat, memastikan kenalan yang baik antara cip dan substrat, yang penting untuk prestasi elektrik.

3.Pemasangan dan Pengikatan Chip

Selepas cip ditampilkan, ia perlu diikat ke wayar utama. Proses ini biasanya menggunakan wayar emas untuk menyambungkan pins pada cip dengan pins pada substrat. Penggunaan wayar emas memastikan kepercayaan sambungan elektrik dan mengelakkan kehilangan isyarat yang mungkin.

4.Plastik

Selepas ikatan selesai, cip dan bahagian sambungannya ditutup untuk dipastikan. Tahap ini menggunakan bahan seperti resin epoksi untuk membungkus seluruh kumpulan untuk melindungi komponen dalaman dari persekitaran luaran. Ini juga langkah penting untuk memastikan keselamatan dan kestabilan produk.

5.Memotong dan membentuk tendon

Selepas mengunci, produk ini mengalami proses pemotongan tulang rusuk dan membentuk. Proses ini melibatkan membuang bahan penyegelan yang berlebihan dan memotong produk ke dalam bentuk dan saiz yang diinginkan mengikut keperluan desain. Proses ini adalah kritikal kerana ia mempengaruhi bentuk akhir dan fungsi cip.

6.Ujian Performance Elektrik

Akhirnya, semua cip berkemas dan bentuk perlu dijalankan ujian prestasi elektrik. Ujian ini termasuk pemeriksaan kelajuan operasi cip, konsumsi kuasa, frekuensi dan ciri-ciri elektrik lain untuk memastikan semua produk memenuhi piawai reka. Selepas selesai ujian awal, ujian akhir akan memastikan kepercayaan seluruh produk sebelum ia hidup.

Pilih substrat pakej ic yang betul bukan hanya mengenai prestasi dan kualiti produk, tetapi juga secara langsung mempengaruhi efisiensi dan kos produksi. Oleh itu, ia adalah penting bagi jurutera elektronik untuk memahami dan menguasai berbagai-bagai teknologi pakej IC.