Технология PCB - Роль микросхем в PCB

Меньшие PCB, включая жесткие гибкие схемы, требуют одного из трех способов размещения чипа, в зависимости от применения. Технология, которая на протяжении многих лет была единственной областью производства полупроводников, теперь перешла в современные процессы и процессы производства печатных плат (PCB).

Это не старые традиционные ПХД, которые мы используем в процессе роста; Вместо этого они представляют собой новый тип платы, в основном небольшие жесткие схемы и гибкие схемы, или сочетание этих двух, называемые жесткими и мягкими соединениями. Все больше и больше небольших электронных продуктов, таких как носимые устройства, портативные устройства и устройства Интернета вещей, основаны на этих обновленных микросхемных платах.

В 2019 году и в будущем, поскольку современные передовые электронные продукты сокращают пространство PCB, микроэлектроника будет играть решающую роль. Одной из причин уменьшения размеров платы является то, что размеры компонентов также уменьшаются, становятся все более тонкими, а сборка, проверка и тестирование продуктов становятся все более сложными.

Например, многие более мелкие ПХБ не могут быть собраны и изготовлены с помощью традиционных линий PCB. Все большее число таких плат должно быть упаковано специальными микроэлектронами, включая провода и чипы.

Подключение к чипу является относительно новой областью в производстве небольших ПХБ. Короче говоря, это процесс подключения чипа или сердечника к его упаковке, подложке или жесткой, гибкой или гибкой схеме. На самом деле, это может даже включать подключение одного чипа к другому.

Метод установки чипа зависит от теплопроводности и теплоотдачи. Поэтому каждый чип должен быть тщательно проверен и проанализирован на тепловую проводимость перед процессом подключения чипа, чтобы определить тепло, которое он выпустит.

Чипсы обычно появляются в ленте, кристаллическом круге или вафельном лотке. В вафельном лотке или чипсете много чипов для разреза (рисунок 1).

Рисунок 1: Печенье Waff с чипом (источник: NexLogic Technologies)

Процесс соединения чипа начинается, когда целевой чип извлекается из вафельного лотка или упаковки кристаллического круга с помощью небольшого вакуумного насоса (рисунок 2).

Рисунок 2: Вакуумный отсос для сбора чипов (источник: NexLogic Technologies)

После вакуумного высвобождения сердечника его точно выровняют с базовой пластиной или PCB, а затем используют один из трех методов для постоянного соединения. эпоксидная смола и припой для пластырей могут быть непроводящими или проводящими. Во время установки чипа должен поддерживаться идеальный контакт между чипом / чипом и базовой пластиной / PCB; Кроме того, пробелов не должно быть.

Кроме того, клей, соединяющий чип с базовой пластиной, должен быть очень точным. Этот процесс очень деликатный; В дополнение к извлечению чипа, он должен быть помещен на базовую плату без повреждения или повреждения чипа. Соединение чипа должно выдерживать очень высокий температурный диапазон без каких - либо потерь производительности, потери производительности и каких - либо значительных деградаций.

Типичными методами соединения чипов являются соединение эпоксидной смолой, эвтектическое соединение и сварное соединение. Процесс связывания эпоксидных смол может включать серебро эпоксидное стекло или полиамидные материалы. Эта эпоксидная смола распределяется с помощью очень тонкого распределителя, который очень точно распределяет количество с допуском в микронах. В этом случае фундамент необходимо нагреть до температуры комнатной температуры до 200 °C, в зависимости от типа используемой эпоксидной смолы. Эта температура позволяет эпоксидной смоле должным образом затвердевать, чтобы она прилипала к основной пластине, тем самым точно образуя соединение между базовой пластиной и чипом.

Когда эпоксидная смола распределяется, она покрывает область, где требуется чиповое соединение, и образует закругление на краю склеивания. Если эпоксидная смола используется слишком много, это может привести к загрязнению и дислокации. Интерсекулярность также станет проблемой, и в этом случае чип не сможет нормально работать. Вместо этого, если вы не распределите достаточное количество эпоксидной смолы, это приведет к трещинам, разрывам, а последующие швы будут вторичными.

Как показано на диаграмме 3, требования к распределению будут выполняться с предельной точностью. Кроме того, очень сложные инструменты проверки необходимы для достижения идеального размещения чипа. Используемые клеи обычно не являются проводниками - они являются электрическими изоляторами и не обладают хорошей теплопроводностью. Чтобы сделать их более теплопроводными, тепловое сопротивление уменьшается до более низких значений с использованием серебра или золота.

Добавление соединений золота, серебра, карбида кремния, оксида бериллия или различных элементов помогает отвердить эти связующие вещества при более низких температурах. Сцепление эпоксидной смолы также может быть использовано для соединения нескольких размеров чипа с различными материалами.

Эта технология использует эвтектические сплавы для соединения чипа с полостью или фундаментом. Базовые пластины в этом приложении могут быть керамическими или металлическими, такими как алюминий или медь, которые обычно используются в высокомощных приложениях, таких как микроволновые и радиочастотные компоненты. Причина использования процесса эвтектического чипа (в отличие от процесса сцепления) заключается в том, что метод эвтектического чипа может обрабатывать диапазон температур 300 °C или выше. Требуются более высокие температуры, поскольку фундаменты, такие как керамика и металлы, имеют более высокую температуру плавления.

Соединение с эвтектическим чипом также можно назвать « процессом сварки без флюса» - тонким металлическим слоем, называемым сборным стержнем (рисунок 4). Предформовка представляет собой сплав (смесь) двух или более различных элементов (золото - серебро или золото - олово или аналогичные элементы), которые могут использоваться для формирования соединений в инертной атмосфере. В разрешенных случаях эти предварительно сформированные детали расплавляются при более низких температурах по сравнению с основным материалом.

Рисунок 4: Также известный как « сварка без флюса», эвтектические чипы соединяются с использованием тонкого металлического слоя, известного как сборные детали. (Источник: NexLogic Technologies)

Например, температура плавления чистого золота очень высока и превышает 1000 °C, в то время как температура плавления кремния превышает 1400 °C. С другой стороны, предварительно изготовленные детали из олова и серебра могут плавиться при 231°C, 295°C, 350°C и 400°C, что облегчает плавление.

Еще одной причиной использования предварительно изготовленных деталей на основе золота является высокая проводимость, электрическая и тепловая, что обеспечивает отличный способ охлаждения.

Сварное соединение аналогично созданию разъемов технологии поверхностной установки (SMT). Из - за высокой теплопроводности самого сварного материала сварное соединение является распространенным типом соединения чипа.

Как мы видим, когда мы также рассматриваем различные методы, описанные выше, процесс установки чипа может испытывать экстремальные изменения температуры. Например, для оловянного свинца SAC 305 или некоторых аналогичных припоев температурный диапазон процесса соединения мягкого припоя составляет от 180°C до 250°C. Для сварных материалов, изготовленных из олова, кремния или аналогичных сплавов, метод соединения высокотемпературных припоев может превышать 250°C или даже выше. Сварное соединение также важно, когда речь идет о охлаждении таких устройств, как светодиоды.

Важным аспектом прикрепления припоя является то, что чип требует флюса. До этого необходимо предварительно покрыть исходный сварочный сплав металлизацией чипа и металлизацией подложки. Если требуется определенный слой, требуется несколько иной состав чипа и подложки. Как только выполнение выполнено, чип помещается на базовую плату с помощью устройства для размещения чипа.

При использовании метода сварочного соединения провод подается в систему, предварительно нагревается в системе, затем расплавляется припой и образуется соединение (после чего сварочный агент на чипе должен быть удален перед упаковкой).

Превосходные характеристики технологии адгезии припоя включают его твердость, механическую прочность, хорошую теплоотдачу и высокую теплопроводность.

После завершения процесса прикрепления сердечника (с использованием любой из вышеупомянутых технологий) используется дополнительный процесс для выполнения соединения выводов, который соединяет сварочный диск на сердечнике / чипе с соответствующим сварным диском на подложке / PCB. Эти соединения могут быть реализованы с использованием золотой, алюминиевой, медной или (в некоторых случаях) серебряной проволоки.

Короче говоря, для небольших ПХБ, таких как жесткие, гибкие и гибкие схемы, установка чипов становится более заметной технологией. Поэтому для разработчиков OEM важно освоить эти три метода установки чипов и выбрать наиболее подходящий для их применения.