بسته بندی چیپس

پوسته ای که برای نصب تراشه مدار مجتمع نیمه هادی استفاده می شود، نقش قرار دادن، تثبیت، آب بندی، محافظت از تراشه و افزایش عملکرد الکتروترمال را ایفا می کند و همچنین پلی برای ارتباط دنیای داخلی تراشه با مدار خارجی - کنتاکت ها است. روی تراشه با سیم به پوسته بسته‌بندی متصل می‌شوند. روی پین‌ها، این پین‌ها از طریق سیم‌های روی برد چاپی به دستگاه‌های دیگر متصل می‌شوند. بنابراین، بسته بندی نقش مهمی برای CPU ها و دیگر مدارهای مجتمع LSI ایفا می کند.

از زمانی که شرکت اینتل در سال 1971 تراشه‌های ریزپردازنده بیتی را طراحی و تولید کرد، طی 20 سال گذشته، CPUها از 4004، 80286، 80386، 80486 تا Pentium، PⅡ، PⅢ، P4، از {{8} bit، 8-bit، 16-bit، 32-bit به 64-bit تبدیل شده است. فرکانس اصلی از مگاهرتز به گیگاهرتز امروزی توسعه یافته است. تعداد ترانزیستورهای یکپارچه شده در تراشه CPU از بیش از 2،{14}} به بیش از 10 میلیون افزایش یافته است. مقیاس فناوری ساخت نیمه هادی ها از SSI، MSI، LSI، VLSI (IC در مقیاس بسیار بزرگ) به ULSI تغییر کرده است. پین های ورودی/خروجی (I/O) بسته به تدریج از ده ها به صدها افزایش می یابد و حتی ممکن است به 2000 برسد.

مدارهای مجتمع رایج

مدارهای مجتمع رایج

همه قبلاً با CPU، 286، 386، 486، Pentium، PII، Celeron، K6، K6-2، Athlon آشنا هستند... من معتقدم که شما می‌توانید فهرستی طولانی مانند تعدادی فهرست کنید. اما وقتی صحبت از بسته بندی CPU ها و سایر مدارهای مجتمع بزرگ می شود، افراد زیادی آن را نمی دانند. به اصطلاح پکیج به پوسته ای اطلاق می شود که برای نصب تراشه مدار مجتمع نیمه هادی استفاده می شود. این نه تنها نقش قرار دادن، ثابت کردن، آب بندی، محافظت از تراشه و افزایش رسانایی حرارتی را ایفا می کند، بلکه به عنوان پلی بین دنیای داخلی تراشه و مدار خارجی - تماس روی تراشه، عمل می کند. سیم ها به پین ​​های روی محفظه بسته بندی متصل می شوند و این پین ها از طریق سیم های روی برد مدار چاپی به دستگاه های دیگر متصل می شوند. بنابراین، بسته بندی نقش مهمی برای CPU ها و دیگر مدارهای مجتمع LSI (Large Scalc Integrat~on) ایفا می کند و ظهور نسل جدیدی از CPU ها اغلب با استفاده از فرم های بسته بندی جدید همراه است. فناوری بسته بندی تراشه چندین نسل از تغییرات را پشت سر گذاشته است، از DIP، QFP، PGA، BGA، به CSP و سپس به MCM، شاخص های فنی از نسلی به نسل دیگر بیشتر و بیشتر پیشرفت می کنند، از جمله نسبت مساحت تراشه به مساحت بسته. نزدیک شدن به 1، قابل اجرا فرکانس بالاتر و بالاتر می رود و مقاومت دما بهتر و بهتر می شود. افزایش تعداد پین، کاهش گام پین، کاهش وزن، بهبود قابلیت اطمینان.

کپسوله سازی اجزا

بسته بندی PQFP (بسته تخت چهارگانه پلاستیکی) فاصله بسیار کمی بین پین های تراشه دارد و پین ها بسیار نازک هستند. به طور کلی، مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ یا فوق بزرگ این فرم بسته را اتخاذ می کنند و تعداد پین ها به طور کلی بیش از 100 است. تراشه های بسته بندی شده در این فرم باید از SMD (فناوری دستگاه نصب سطحی) برای لحیم کردن تراشه به مادربرد استفاده کنند. تراشه های نصب شده توسط SMD نیازی به سوراخ کردن روی مادربرد ندارند و به طور کلی دارای اتصالات لحیم کاری برای پین های مربوطه روی سطح مادربرد هستند. پین های تراشه را با اتصالات لحیم کاری مربوطه تراز کنید و سپس لحیم کاری با برد اصلی قابل انجام است. تراشه هایی که به این روش لحیم شده اند به سختی بدون ابزار خاص جدا می شوند.

تراشه های بسته بندی شده در روش PFP (بسته تخت پلاستیکی) اساساً همان روش PQFP هستند. تنها تفاوت این است که PQFP به طور کلی مربع است، در حالی که PFP می تواند مربع یا مستطیل باشد.

امکانات:

1. برای فناوری نصب سطحی SMD برای نصب و سیم کشی بر روی مدارهای مدار چاپی مناسب است.

2. مناسب برای استفاده با فرکانس بالا. ⒊کارکرد آسان و قابلیت اطمینان بالا.

4. نسبت بین مساحت تراشه و مساحت بسته کوچک است.

80286، 80386 و تعدادی 486 مادربرد در پردازنده های سری اینتل از این بسته استفاده می کنند.

برای لحیم کاری یا لحیم کاری SMD، PQFP و PFP و غیره:

آرایه شبکه توپ BGA

با توسعه فناوری مدارهای مجتمع، الزامات بسته بندی برای مدارهای مجتمع سخت گیرانه تر می شود. این به این دلیل است که فناوری بسته بندی با عملکرد محصول مرتبط است. هنگامی که فرکانس آی سی از 100 مگاهرتز فراتر می رود، روش بسته بندی سنتی ممکن است پدیده "CrossTalk (crosstalk)" را ایجاد کند و زمانی که تعداد پین های آی سی بیشتر از 208 پین باشد، کپسولاسیون سنتی دشواری های خود را دارد. بنابراین، علاوه بر استفاده از بسته‌بندی PQFP، اکثر تراشه‌های با پین‌شمار بالا (مانند تراشه‌های گرافیکی و چیپ‌ست‌ها و ...) به فناوری بسته‌بندی BGA (بسته‌بندی آرایه‌ای توپی) روی آورده‌اند. به محض ظهور BGA، بهترین انتخاب برای بسته‌های چند پین با چگالی بالا، کارایی بالا مانند پردازنده‌ها و تراشه‌های پل جنوبی/شمال روی مادربردها شد.

فناوری بسته بندی BGA را می توان به پنج دسته تقسیم کرد

1. بستر PBGA (Plastic BGA): به طور کلی یک تخته چند لایه که از 2-4 لایه مواد آلی تشکیل شده است. در میان پردازنده های سری اینتل، پردازنده های پنتیوم Ⅱ، Ⅲ، Ⅳ همگی از این بسته استفاده می کنند.

2. بستر CBGA (CeramicBGA): یعنی بستر سرامیکی. اتصال الکتریکی بین تراشه و بستر معمولاً توسط تراشه فلیپ (FlipChip, FC به اختصار) نصب می شود. در بین CPU های سری اینتل، پردازنده های Pentium I، II و Pentium Pro همگی از این بسته استفاده کرده اند.

⒊ بستر FCBGA (FilpChipBGA): بستر سخت چند لایه.

⒋ بستر TBGA (TapeBGA): بستر یک صفحه مدار مدار مدار چاپی با لایه نرم 1-2 نواری است.

5. بستر CDPBGA (Carity Down PBGA): به ناحیه تراشه (همچنین به عنوان ناحیه حفره شناخته می شود) با یک فرورفتگی مربع در مرکز بسته اطلاق می شود.

امکانات:

1. اگرچه تعداد پین های ورودی/خروجی افزایش یافته است، اما فاصله بین پین ها بسیار بیشتر از روش بسته بندی QFP است که باعث بهبود بازده می شود.

2. اگرچه مصرف برق BGA افزایش می یابد، عملکرد الکتروترمال را می توان به دلیل استفاده از جوشکاری تراشه فروپاشی کنترل شده بهبود بخشید.

⒊تأخیر انتقال سیگنال کم است و فرکانس سازگاری بسیار بهبود یافته است.

4. جوش همسطح را می توان برای مونتاژ استفاده کرد و قابلیت اطمینان بسیار بهبود یافته است.

پس از بیش از ده سال توسعه، روش بسته بندی BGA وارد مرحله عملی شده است. در سال 1987، شرکت مشهور Citizen شروع به توسعه تراشه های (به عنوان مثال BGA) بسته بندی شده در آرایه های شبکه توپ پلاستیکی کرد. سپس شرکت هایی مانند موتورولا و کامپک نیز به جمع توسعه دهندگان BGA پیوستند. در سال 1993، موتورولا در استفاده از BGA برای تلفن های همراه پیشتاز شد. در همان سال، Compaq آن را روی ایستگاه های کاری و رایانه های شخصی نیز اعمال کرد. تا پنج یا شش سال پیش، شرکت اینتل شروع به استفاده از BGA در پردازنده‌های کامپیوتری (به عنوان مثال Pentium II، Pentium III، Pentium IV و غیره) و چیپ‌ست‌ها (مانند i850) کرد که در گسترش زمینه‌های کاربردی BGA نقش داشت. . BGA به یک فناوری بسته بندی آی سی بسیار محبوب تبدیل شده است. اندازه بازار جهانی آن در سال 2000 1.2 میلیارد قطعه بود. تخمین زده می شود که تقاضای بازار در سال 2005 در مقایسه با سال 2000 بیش از 70 درصد افزایش یابد.

اندازه تراشه CSP

با تقاضای جهانی برای محصولات الکترونیکی شخصی و سبک وزن، فناوری بسته بندی به CSP (بسته اندازه تراشه) پیشرفت کرده است. اندازه طرح کلی بسته تراشه را کاهش می دهد، به طوری که اندازه بسته می تواند به اندازه تراشه خالی باشد. یعنی طول جانبی آی سی بسته بندی شده بیشتر از 1.2 برابر تراشه نیست و سطح آی سی تنها 1.4 برابر بیشتر از قالب است.

بسته بندی CSP را می توان به چهار دسته تقسیم کرد

⒈نوع قاب سرب (فرم سنتی سرب)، تولید کنندگان نماینده شامل فوجیتسو، هیتاچی، روم، گلداستار و غیره هستند.

2. Rigid Interposer Type (نوع interposer سخت)، تولید کنندگان نماینده عبارتند از Motorola، Sony، Toshiba، Panasonic و غیره.

⒊نوع اینترپوزر انعطاف پذیر (نوع اینترپوزر نرم) که معروف ترین آن میکروBGA Tessera است و sim-BGA CTS نیز از همین اصل استفاده می کند. سایر تولیدکنندگان نمایندگی عبارتند از جنرال الکتریک (GE) و NEC.

⒋بسته سطح ویفر (بسته اندازه ویفر): متفاوت از روش سنتی بسته بندی تک تراشه، WLCSP این است که کل ویفر را به تراشه های جداگانه برش می دهد. ادعا می کند که جریان اصلی فناوری بسته بندی آینده است و در تحقیق و توسعه سرمایه گذاری شده است. از جمله FCT، Aptos، Casio، EPIC، Fujitsu، Mitsubishi Electronics و غیره.

امکانات:

1. نیازهای فزاینده پین ​​های ورودی/خروجی تراشه را برآورده می کند.

2. نسبت بین مساحت تراشه و مساحت بسته بسیار کم است.

⒊ زمان تاخیر را بسیار کوتاه کنید.

بسته بندی CSP برای آی سی هایی با تعداد پین کم مانند مموری استیک و محصولات الکترونیکی قابل حمل مناسب است. در آینده، به طور گسترده در وسایل اطلاعاتی (IA)، تلویزیون دیجیتال (DTV)، کتاب الکترونیکی (E-Book)، شبکه بی سیم WLAN/GigabitEthemet، تراشه ADSL/تلفن همراه، بلوتوث (بلوتوث) و سایر موارد در حال ظهور استفاده خواهد شد. محصولات

و لحیم کاری و لحیم کاری BGA، CSP، TBGA و PBGA: