Pakiranje čipsa

Oklop koji se koristi za ugradnju poluvodičkog čipa integriranog kruga ima ulogu postavljanja, pričvršćivanja, brtvljenja, zaštite čipa i poboljšanja elektrotermalnih performansi, a također je i most za komunikaciju unutarnjeg svijeta čipa s vanjskim krugom - kontakti na čipu su žicama spojene na omotač pakiranja. Na pinovima su ovi pinovi spojeni na druge uređaje preko žica na tiskanoj pločici. Stoga pakiranje igra važnu ulogu za CPU i druge LSI integrirane sklopove.

Otkako je Intel Corporation dizajnirao i proizveo 4-bitne mikroprocesorske čipove 1971., tijekom proteklih 20 godina, CPU-i su se razvili od Intel 4004, 80286, 80386, 80486 do Pentiuma, PⅡ, PⅢ, P4, od 4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit se razvio u 64-bit; glavna se frekvencija razvila od MHz do današnjih GHz; broj tranzistora integriranih u CPU čip skočio je s više od 2000 na više od 10 milijuna; opseg tehnologije proizvodnje poluvodiča promijenio se od SSI, MSI, LSI, VLSI (vrlo velikih IC) do ULSI. Ulazno/izlazni (I/O) pinovi paketa postupno se povećavaju od desetaka do stotina, a mogu doseći i 2000. Sve je to velika promjena.

Često korišteni integrirani krugovi

Često korišteni integrirani krugovi

Svima je već poznat CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... Vjerujem da možete nabrojati dugačak popis kao nekoliko. Ali kada je riječ o pakiranju CPU-a i drugih velikih integriranih sklopova, malo ljudi to zna. Takozvani paket odnosi se na omotač koji se koristi za ugradnju poluvodičkog čipa integriranog kruga. Ne igra samo ulogu postavljanja, pričvršćivanja, brtvljenja, zaštite čipa i povećanja toplinske vodljivosti, već također služi kao most između unutarnjeg svijeta čipa i vanjskog kruga - kontakta na čipu. Žice su spojene na pinove na kućištu paketa, a te su igle spojene na druge uređaje preko žica na tiskanoj pločici. Stoga pakiranje igra važnu ulogu za CPU-e i druge integrirane sklopove LSI (Large Scalc Integrat~on), a pojavu nove generacije CPU-a često prati uporaba novih oblika pakiranja. Tehnologija pakiranja čipova prošla je kroz nekoliko generacija promjena, od DIP, QFP, PGA, BGA, do CSP i zatim do MCM, tehnički pokazatelji su sve napredniji iz generacije u generaciju, uključujući omjer površine čipa i površine paketa. sve bliže 1, primjenjivo Frekvencija je sve viša i viša, a temperaturna otpornost sve bolja i bolja. Povećani broj pinova, smanjeni korak pinova, smanjena težina, poboljšana pouzdanost.

Enkapsulacija komponenti

PQFP (Plastic Quad Flat Package) paket ima vrlo mali razmak između pinova čipa, a pinovi su vrlo tanki. Općenito, veliki ili ultra-veliki integrirani krugovi prihvaćaju ovaj oblik paketa, a broj pinova je općenito veći od 100. Čipovi pakirani u ovom obliku moraju koristiti SMD (Surface Mount Device Technology) za lemljenje čipa na matičnu ploču. Čipovi koje instalira SMD ne moraju bušiti rupe na matičnoj ploči i općenito imaju dizajnirane spojeve za lemljenje za odgovarajuće pinove na površini matične ploče. Poravnajte pinove čipa s odgovarajućim lemljenim spojevima, a zatim se može izvršiti lemljenje s glavnom pločom. Ovako zalemljene čipove teško je rastaviti bez posebnih alata.

Čips pakiran metodom PFP (Plastic Flat Package) u osnovi je isti kao i metoda PQFP. Jedina je razlika u tome što je PQFP općenito kvadratan, dok PFP može biti kvadratan ili pravokutan.

Značajke:

1. Pogodan je za SMD tehnologiju površinske montaže za instalaciju i ožičenje na tiskanim pločama.

2. Prikladno za korištenje visoke frekvencije. ⒊Jednostavan za rukovanje i visoka pouzdanost.

4. Omjer između površine čipa i površine paketa je mali.

80286, 80386 i neke 486 matične ploče u procesorima serije Intel koriste ovaj paket.

Za SMD, PQFP i PFP itd. lemljenje ili odlemljivanje:

BGA loptasta mreža

S razvojem tehnologije integriranih krugova, zahtjevi za pakiranje integriranih krugova su stroži. To je zato što je tehnologija pakiranja povezana s funkcionalnošću proizvoda. Kada frekvencija IC-a prijeđe 100MHz, tradicionalna metoda pakiranja može proizvesti takozvani "CrossTalk (crosstalk)" fenomen, a kada je broj pinova IC-a veći od 208 Pin-ova, tradicionalna enkapsulacija ima svojih poteškoća. Stoga, uz korištenje PQFP pakiranja, većina današnjih čipova s ​​velikim brojem pinova (kao što su grafički čipovi i skupovi čipova, itd.) okrenula se tehnologiji pakiranja BGA (Ball Grid Array Package). Čim se BGA pojavio, postao je najbolji izbor za pakete s više pinova visoke gustoće, visokih performansi kao što su CPU i čipovi južnog/sjevernog mosta na matičnim pločama.

BGA tehnologija pakiranja može se podijeliti u pet kategorija

1. PBGA (plastična BGA) podloga: općenito višeslojna ploča sastavljena od 2-4 slojeva organskih materijala. Među procesorima serije Intel, svi procesori Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ koriste ovaj paket.

2. CBGA (CeramicBGA) supstrat: to jest, keramički supstrat. Električna veza između čipa i podloge obično se instalira pomoću preklopnog čipa (FlipChip, skraćeno FC). Među procesorima serije Intel, svi procesori Pentium I, II i Pentium Pro koristili su ovaj paket.

⒊FCBGA (FilpChipBGA) podloga: tvrda višeslojna podloga.

⒋TBGA (TapeBGA) supstrat: supstrat je meka 1-2 slojna PCB ploča u obliku trake.

5. CDPBGA (Carity Down PBGA) supstrat: odnosi se na područje čipa (poznato i kao područje šupljine) s četvrtastom udubinom u središtu pakiranja.

Značajke:

1. Iako se broj I/O pinova povećao, udaljenost između pinova mnogo je veća od one kod QFP metode pakiranja, što poboljšava prinos.

2. Iako se potrošnja energije BGA povećava, elektrotoplinska izvedba može se poboljšati korištenjem kontroliranog kolapsnog zavarivanja strugotina.

⒊Kašnjenje prijenosa signala je malo, a frekvencija prilagodbe je znatno poboljšana.

4. Koplanarno zavarivanje može se koristiti za montažu, a pouzdanost je znatno poboljšana.

Nakon više od deset godina razvoja, BGA metoda pakiranja ušla je u praktičnu fazu. Godine 1987., poznata tvrtka Citizen počela je razvijati čipove (tj. BGA) zapakirane u plastične kuglične rešetke. Zatim su se tvrtke kao što su Motorola i Compaq također pridružile razvoju BGA. Godine 1993. Motorola je preuzela vodstvo u primjeni BGA na mobilnim telefonima. Iste godine Compaq ga je primijenio i na radnim stanicama i osobnim računalima. Sve do prije pet ili šest godina, Intel Corporation je počeo koristiti BGA u računalnim procesorima (tj. Pentium II, Pentium III, Pentium IV, itd.) i skupovima čipova (kao što je i850), koji su igrali ulogu u poticanju širenja polja primjene BGA . BGA je postala iznimno popularna IC tehnologija pakiranja. Njegova globalna veličina tržišta iznosila je 1,2 milijarde komada u 2000. godini. Procjenjuje se da će potražnja na tržištu u 2005. godini porasti za više od 70 posto u usporedbi s 2000. godinom.

Veličina CSP čipa

Uz globalnu potražnju za personaliziranim i laganim elektroničkim proizvodima, tehnologija pakiranja je napredovala do CSP (Chip Size Package). Smanjuje veličinu obrisa paketa čipa, tako da veličina paketa može biti velika kao i veličina golog čipa. To jest, duljina stranice pakiranog IC-a nije veća od duljine čipa 1,2 puta, a površina IC-a je samo 1,4 puta veća od matrice.

CSP pakiranje može se podijeliti u četiri kategorije

⒈Tip olovnog okvira (tradicionalni oblik olovnog okvira), reprezentativni proizvođači uključuju Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar i tako dalje.

2. Rigid Interposer Type (vrsta tvrdog interposera), reprezentativni proizvođači uključuju Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic i tako dalje.

⒊Flexible Interposer Type (soft interposer type), od kojih je najpoznatiji Tesserin microBGA, a CTS-ov sim-BGA također koristi isti princip. Ostali zastupljeni proizvođači uključuju General Electric (GE) i NEC.

⒋Paket razine pločice (paket veličine pločice): Za razliku od tradicionalne metode pakiranja s jednim čipom, WLCSP reže cijelu pločicu na pojedinačne čipove. Tvrdi da je budući mainstream tehnologije pakiranja i uloženo je u istraživanje i razvoj. Uključujući FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics itd.

Značajke:

1. Zadovoljava sve veće potrebe I/O pinova čipa.

2. Omjer između površine čipa i površine paketa je vrlo malen.

⒊ znatno skrati vrijeme odgode.

CSP pakiranje prikladno je za IC-ove s malim brojem pinova, kao što su memorijske kartice i prijenosni elektronički proizvodi. U budućnosti će se naširoko koristiti u informacijskim uređajima (IA), digitalnoj TV (DTV), e-knjigama (E-Book), bežičnoj mreži WLAN/GigabitEthemet, ADSL/čipu za mobilne telefone, Bluetoothu (Bluetooth) i drugim novonastalim proizvoda.

I BGA, CSP, TBGA i PBGA lemljenje i odlemljivanje: