Embalatge de xips

La carcassa que s'utilitza per instal·lar el xip del circuit integrat de semiconductors té el paper de col·locar, fixar, segellar, protegir el xip i millorar el rendiment electrotèrmic, i també és un pont per comunicar el món intern del xip amb el circuit extern: els contactes. al xip es connecten a la carcassa de l'embalatge amb cables A les agulles, aquestes agulles es connecten a altres dispositius a través dels cables del tauler imprès. Per tant, l'embalatge té un paper important per a les CPU i altres circuits integrats LSI.

Des que Intel Corporation va dissenyar i fabricar xips de microprocessador de 4-bits l'any 1971, durant els últims 20 anys, les CPU s'han desenvolupat des d'Intel 4004, 80286, 80386, 80486 fins a Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, des de 4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit s'ha desenvolupat a 64-bit; la freqüència principal s'ha desenvolupat des del MHz fins al GHz actual; el nombre de transistors integrats al xip de la CPU ha passat de més de 2,000 a més de 10 milions; l'escala de la tecnologia de fabricació de semiconductors ha canviat de SSI, MSI, LSI, VLSI (IC a molt gran escala) a ULSI. Els pins d'entrada/sortida (I/O) del paquet augmenten gradualment de desenes a centenars, i fins i tot poden arribar als 2000. Tot és un gran canvi.

Circuits integrats d'ús habitual

Circuits integrats d'ús habitual

Tothom ja està familiaritzat amb la CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... Crec que podeu enumerar una llista llarga com algunes. Però quan es tracta de l'embalatge de CPU i altres circuits integrats a gran escala, no molta gent ho sap. L'anomenat paquet es refereix a la carcassa utilitzada per instal·lar el xip de circuit integrat de semiconductors. No només té el paper de col·locar, fixar, segellar, protegir el xip i millorar la conductivitat tèrmica, sinó que també serveix de pont entre el món intern del xip i el circuit extern: el contacte del xip. Els cables estan connectats als pins de la carcassa del paquet i aquests pins es connecten a altres dispositius mitjançant cables a la placa de circuit imprès. Per tant, l'embalatge té un paper important per a les CPU i altres circuits integrats LSI (Large Scalc Integration), i l'aparició d'una nova generació de CPU sovint s'acompanya de l'ús de noves formes d'embalatge. La tecnologia d'embalatge de xips ha passat per diverses generacions de canvis, des de DIP, QFP, PGA, BGA, fins a CSP i després a MCM, els indicadors tècnics són cada cop més avançats de generació en generació, inclosa la relació entre l'àrea de xip i l'àrea del paquet. apropant-se a 1, aplicable La freqüència és cada cop més alta i la resistència a la temperatura és cada cop millor. Augment del nombre de pins, reducció del pas del pin, reducció de pes, fiabilitat millorada.

Encapsulació de components

El paquet PQFP (Plastic Quad Flat Package) té una distància molt petita entre els pins del xip i els pins són molt prims. En general, els circuits integrats a gran escala o ultragrans adopten aquesta forma de paquet, i el nombre de pins és generalment superior a 100. Els xips empaquetats d'aquesta forma han d'utilitzar SMD (Surface Mount Device Technology) per soldar el xip a la placa base. Els xips instal·lats per SMD no necessiten perforar forats a la placa base i, en general, han dissenyat juntes de soldadura per als pins corresponents a la superfície de la placa base. Alineeu els pins del xip amb les juntes de soldadura corresponents i, a continuació, es pot realitzar la soldadura amb la placa principal. Els xips soldats d'aquesta manera són difícils de desmuntar sense eines especials.

Els xips empaquetats amb el mètode PFP (Plastic Flat Package) són bàsicament els mateixos que el mètode PQFP. L'única diferència és que PQFP és generalment quadrat, mentre que PFP pot ser quadrat o rectangular.

Característiques:

1. És adequat per a la tecnologia de muntatge en superfície SMD per instal·lar i connectar a plaques de circuits PCB.

2. Apte per a ús d'alta freqüència. ⒊ Fàcil d'operar i alta fiabilitat.

4. La relació entre l'àrea d'encenall i l'àrea del paquet és petita.

Les plaques base 80286, 80386 i unes 486 de les CPU de la sèrie Intel utilitzen aquest paquet.

Per a SMD, PQFP i PFP, etc. soldadura o desoldeirng:

BGA Ball Grid Array

Amb el desenvolupament de la tecnologia de circuits integrats, els requisits d'embalatge dels circuits integrats són més estrictes. Això es deu al fet que la tecnologia d'embalatge està relacionada amb la funcionalitat del producte. Quan la freqüència de l'IC supera els 100 MHz, el mètode d'embalatge tradicional pot produir l'anomenat fenomen "CrossTalk (crosstalk)" i quan el nombre de pins de l'IC és superior a 208 pins, l'encapsulació tradicional té les seves dificultats. Per tant, a més d'utilitzar l'embalatge PQFP, la majoria dels xips de gran nombre de pins actuals (com els xips gràfics i els conjunts de xips, etc.) s'han convertit en la tecnologia d'embalatge BGA (Ball Grid Array Package). Tan bon punt va aparèixer BGA, es va convertir en la millor opció per a paquets multi-pin d'alta densitat, alt rendiment, com ara CPU i xips de pont sud/nord a les plaques base.

La tecnologia d'embalatge BGA es pot dividir en cinc categories

1. Substrat PBGA (Plastic BGA): generalment una placa multicapa composta per 2-4 capes de materials orgànics. Entre les CPU de la sèrie Intel, tots els processadors Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ utilitzen aquest paquet.

2. Substrat CBGA (CeramicBGA): és a dir, un substrat ceràmic. La connexió elèctrica entre el xip i el substrat s'instal·la normalment mitjançant un xip flip (FlipChip, FC per abreujar). Entre les CPU de la sèrie Intel, els processadors Pentium I, II i Pentium Pro han utilitzat aquest paquet.

⒊Sustrat FCBGA (FilpChipBGA): substrat dur multicapa.

Substrat ⒋TBGA (TapeBGA): el substrat és una placa de circuit PCB de capa suau 1-2 en forma de tira.

5. Substrat CDPBGA (Carity Down PBGA): es refereix a la zona del xip (també coneguda com a zona de la cavitat) amb una depressió quadrada al centre de l'envàs.

Característiques:

1. Tot i que el nombre de pins d'E/S ha augmentat, la distància entre els pins és molt més gran que la del mètode d'embalatge QFP, la qual cosa millora el rendiment.

2. Encara que el consum d'energia de BGA augmenta, el rendiment electrotèrmic es pot millorar gràcies a l'ús de la soldadura de xips de col·lapse controlat.

⒊ El retard de transmissió del senyal és petit i la freqüència d'adaptació millora molt.

4. La soldadura coplanar es pot utilitzar per al muntatge, i la fiabilitat es millora molt.

Després de més de deu anys de desenvolupament, el mètode d'embalatge BGA ha entrat a l'etapa pràctica. L'any 1987, la famosa empresa Citizen va començar a desenvolupar xips (és a dir, BGA) empaquetats en matrius de graella de boles de plàstic. Aleshores, empreses com Motorola i Compaq també es van unir a les files del desenvolupament de BGA. El 1993, Motorola va prendre el lideratge en l'aplicació de BGA als telèfons mòbils. El mateix any, Compaq també ho va aplicar a estacions de treball i ordinadors. Fins fa cinc o sis anys, Intel Corporation va començar a utilitzar BGA en CPU d'ordinadors (és a dir, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, etc.) i chipsets (com i850), que van tenir un paper important en l'expansió dels camps d'aplicació BGA. . BGA s'ha convertit en una tecnologia d'embalatge IC molt popular. La seva mida del mercat global era d'1.200 milions de peces l'any 2000. S'estima que la demanda del mercat el 2005 augmentarà en més d'un 70 per cent en comparació amb l'any 2000.

Mida del xip CSP

Amb la demanda global de productes electrònics personalitzats i lleugers, la tecnologia d'embalatge ha avançat a CSP (Chip Size Package). Redueix la mida del contorn del paquet de xip, de manera que la mida del paquet pot ser tan gran com la mida del xip nu. És a dir, la longitud lateral de l'IC empaquetat no és superior a 1,2 vegades la del xip i l'àrea de l'IC només és 1,4 vegades més gran que la matriu.

Els envasos CSP es poden dividir en quatre categories

⒈Tipus de marc de plom (forma de marc de plom tradicional), els fabricants representatius inclouen Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar, etc.

2. Tipus d'interposador rígid (tipus d'interposador dur), els fabricants representatius inclouen Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic, etc.

⒊Flexible Interposer Type (tipus soft interposer), el més famós dels quals és el microBGA de Tessera, i el sim-BGA de CTS també utilitzen el mateix principi. Altres fabricants representats inclouen General Electric (GE) i NEC.

⒋Paquet de nivell d'hòstia (paquet de mida d'hòsties): a diferència del mètode tradicional d'embalatge d'un sol xip, WLCSP és tallar tota l'hòstia en xips individuals. Afirma ser el futur principal de la tecnologia d'embalatge i s'ha invertit en investigació i desenvolupament. Inclou FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics, etc.

Característiques:

1. Compleix les necessitats creixents de pins d'E/S de xip.

2. La relació entre l'àrea d'encenall i l'àrea del paquet és molt petita.

⒊ escurça molt el temps de retard.

L'embalatge CSP és adequat per a circuits integrats amb un nombre reduït de pins, com ara llapis de memòria i productes electrònics portàtils. En el futur, s'utilitzarà àmpliament en aparells d'informació (IA), TV digital (DTV), llibre electrònic (Llibre electrònic), xarxa sense fil WLAN/GigabitEthemet, xip ADSL/telèfon mòbil, Bluetooth (Bluetooth) i altres emergents. productes.

I soldadura i desoldadura BGA, CSP, TBGA i PBGA: