Chips pakkaus

Puolijohteisen integroidun piirisirun asennukseen käytetty kuori asettaa, kiinnittää, tiivistää, suojaa sirua ja parantaa sähkötermistä suorituskykyä, ja se on myös silta sirun sisäisen maailman kommunikointiin ulkoisen piirin kanssa - koskettimet sirussa on kytketty pakkauskuoreen johtimilla. Nämä nastat on liitetty muihin laitteisiin piirilevyn johtojen kautta. Siksi pakkauksella on tärkeä rooli suorittimissa ja muissa LSI-integroiduissa piireissä.

Siitä lähtien, kun Intel Corporation suunnitteli ja valmisti 4-bittisiä mikroprosessorisiruja vuonna 1971, viimeisten 20 vuoden aikana suorittimia on kehitetty Intel 4004, 80286, 80386, 80486:sta Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, 4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit on kehittynyt 64-bitiksi; päätaajuus on kehittynyt MHz:stä nykypäivän GHz:iin; CPU-siruun integroitujen transistorien määrä on hypännyt yli 2:sta000 yli 10 miljoonaan; puolijohteiden valmistusteknologian mittakaava on muuttunut SSI:stä, MSI:stä, LSI:stä, VLSI:stä (erittäin suuren mittakaavan IC) ULSI:ksi. Pakkauksen tulo/lähtö (I/O) -nastat kasvavat vähitellen kymmenistä satoihin ja voivat olla jopa 2000. Kaikki on melkoista muutosta.

Yleisesti käytetyt integroidut piirit

Yleisesti käytetyt integroidut piirit

Kaikki ovat jo tuttuja suorittimesta, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... Uskon, että voit luetella pitkän luettelon. Mutta mitä tulee prosessorien ja muiden suurten integroitujen piirien pakkaamiseen, monet ihmiset eivät tiedä sitä. Ns. paketti viittaa kuoreen, jota käytetään integroidun puolijohdepiirin asennukseen. Sillä ei ole vain roolin sijoittamisessa, kiinnittämisessä, sulkemisessa, suojaamisessa ja lämmönjohtavuuden parantamisessa, vaan se toimii myös siltana sirun sisäisen maailman ja ulkoisen piirin - sirun koskettimen - välillä. Johdot on kytketty pakkauksen kotelon nastoihin, ja nämä nastat on kytketty muihin laitteisiin piirilevyn johtojen kautta. Siksi pakkauksella on tärkeä rooli CPU:issa ja muissa LSI- (Large Scalc Integrat~on) integroiduissa piireissä, ja uuden sukupolven suorittimien syntymiseen liittyy usein uusien pakkausmuotojen käyttö. Sirupakkaustekniikka on käynyt läpi useita sukupolvia muutoksia, DIP:stä, QFP:stä, PGA:sta, BGA:sta, CSP:hen ja sitten MCM:ään. Tekniset indikaattorit ovat yhä kehittyneempiä sukupolvelta toiselle, mukaan lukien sirualueen suhde pakkauksen pinta-alaan. lähestyy 1:tä, sovellettavissa Taajuus kasvaa ja korkeampi ja lämpötilankestävyys paranee koko ajan. Lisääntynyt tappien lukumäärä, pienempi tappien nousu, pienempi paino, parempi luotettavuus.

Komponenttien kapselointi

PQFP (Plastic Quad Flat Package) -paketissa on hyvin pieni etäisyys sirun tappien välillä, ja tapit ovat erittäin ohuita. Yleensä suuret tai erittäin suuret integroidut piirit käyttävät tätä pakkausmuotoa, ja nastojen määrä on yleensä yli 100. Tähän muotoon pakattuissa siruissa on käytettävä SMD:tä (Surface Mount Device Technology) sirun juottamiseen emolevyyn. SMD:n asentamien sirujen ei tarvitse tehdä reikiä emolevyyn, ja niissä on yleensä suunnitellut juotosliitokset vastaavia nastoja varten emolevyn pintaan. Kohdista sirun tapit vastaaviin juotosliitoksiin, jolloin juotos päälevyn kanssa voidaan toteuttaa. Tällä tavalla juotetut sirut on vaikea purkaa ilman erikoistyökaluja.

PFP-menetelmällä (Plastic Flat Package) pakatut sirut ovat periaatteessa samat kuin PQFP-menetelmä. Ainoa ero on, että PQFP on yleensä neliö, kun taas PFP voi olla joko neliön tai suorakaiteen muotoinen.

Ominaisuudet:

1. Se soveltuu SMD-pinta-asennustekniikkaan asennettavaksi ja kytkettäväksi PCB-piirilevyille.

2. Soveltuu korkeataajuiseen käyttöön. ⒊Helppo käyttää ja korkea luotettavuus.

4. Hakkeen pinta-alan ja pakkausalan välinen suhde on pieni.

80286, 80386 ja jotkut 486 emolevyt Intel-sarjan prosessoreissa käyttävät tätä pakettia.

SMD, PQFP ja PFP jne. juottamiseen tai irrottamiseen:

BGA Ball Grid -ryhmä

Integroidun piiritekniikan kehittyessä integroitujen piirien pakkausvaatimukset ovat tiukemmat. Tämä johtuu siitä, että pakkaustekniikka liittyy tuotteen toimivuuteen. Kun IC:n taajuus ylittää 100 MHz, perinteinen pakkausmenetelmä voi tuottaa niin sanotun "CrossTalk (crosstalk)" -ilmiön, ja kun IC:n nastojen lukumäärä on suurempi kuin 208 Pin, perinteisessä kapseloinnissa on vaikeuksia. Siksi PQFP-pakkausten käytön lisäksi useimmat nykypäivän korkean pin-määräiset sirut (kuten grafiikkasirut ja piirisarjat jne.) ovat siirtyneet BGA-pakkausteknologiaan (Ball Grid Array Package). Heti kun BGA ilmestyi, siitä tuli paras valinta suuritiheyksisille, tehokkaille, moninastaisille paketeille, kuten prosessoreille ja emolevyjen etelä/pohjoinen siltapiirille.

BGA-pakkaustekniikka voidaan jakaa viiteen luokkaan

1. PBGA (Plastic BGA) -substraatti: yleensä monikerroksinen levy, joka koostuu 2-4 kerroksista orgaanisia materiaaleja. Intel-sarjan suorittimista Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ prosessorit käyttävät kaikki tätä pakettia.

2. CBGA (CeramicBGA) -substraatti: eli keraaminen alusta. Sirun ja alustan välinen sähköliitäntä asennetaan yleensä flip chipillä (lyhennettynä FlipChip, FC). Intel-sarjan prosessoreista Pentium I-, II- ja Pentium Pro -prosessorit ovat kaikki käyttäneet tätä pakettia.

⒊FCBGA (FilpChipBGA) -substraatti: kova monikerroksinen substraatti.

⒋TBGA (TapeBGA) -alusta: Substraatti on nauhan muotoinen pehmeä 1-2-kerroksinen PCB-piirilevy.

5. CDPBGA (Carity Down PBGA) -substraatti: viittaa sirualueeseen (tunnetaan myös onteloalueena), jossa on neliömäinen syvennys pakkauksen keskellä.

Ominaisuudet:

1. Vaikka I/O-nastojen määrä on kasvanut, nastojen välinen etäisyys on paljon suurempi kuin QFP-pakkausmenetelmässä, mikä parantaa tuottoa.

2. Vaikka BGA:n virrankulutus kasvaa, sähkötermistä suorituskykyä voidaan parantaa käyttämällä kontrolloitua romahdushitsausta.

⒊Signaalin lähetysviive on pieni ja sopeutumistaajuus on parantunut huomattavasti.

4. Koplanaarihitsausta voidaan käyttää kokoonpanossa, ja luotettavuus paranee huomattavasti.

Yli kymmenen vuoden kehitystyön jälkeen BGA-pakkausmenetelmä on siirtynyt käytännön vaiheeseen. Vuonna 1987 kuuluisa Citizen-yritys alkoi kehittää siruja (eli BGA:ta), jotka on pakattu muovisiin palloritilämatriisiin. Sitten yritykset, kuten Motorola ja Compaq, liittyivät myös BGA:n kehittäjiin. Vuonna 1993 Motorola otti johtoaseman BGA:n soveltamisessa matkapuhelimiin. Samana vuonna Compaq sovelsi sitä myös työasemille ja tietokoneille. Vielä viisi tai kuusi vuotta sitten Intel Corporation alkoi käyttää BGA:ta tietokoneiden suorittimissa (esim. Pentium II, Pentium III, Pentium IV jne.) ja piirisarjoissa (kuten i850), joilla oli rooli BGA-sovelluskenttien laajentamisessa. . BGA:sta on tullut erittäin suosittu IC-pakkaustekniikka. Sen globaalien markkinoiden koko oli 1,2 miljardia kappaletta vuonna 2000. Markkinakysynnän arvioidaan kasvavan vuonna 2005 yli 70 prosenttia vuoteen 2000 verrattuna.

CSP-sirun koko

Henkilökohtaisten ja kevyiden elektronisten tuotteiden maailmanlaajuisen kysynnän myötä pakkaustekniikka on edennyt CSP:ksi (Chip Size Package). Se pienentää sirupakkauksen ääriviivan kokoa niin, että pakkauksen koko voi olla yhtä suuri kuin paljaan sirun koko. Toisin sanoen pakatun IC:n sivun pituus ei ole enempää kuin 1,2 kertaa sirun sivupituus ja IC-ala on vain 1,4 kertaa suurempi kuin suulakkeen.

CSP-pakkaukset voidaan jakaa neljään luokkaan

⒈Lead Frame Type (perinteinen lyijykehysmuoto), edustavia valmistajia ovat Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar ja niin edelleen.

2. Rigid Interposer Type (kova interposer Type), edustavia valmistajia ovat Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic ja niin edelleen.

⒊Flexible Interposer Type (soft interposer type), joista tunnetuin on Tesseran microBGA, ja myös CTS:n sim-BGA käyttää samaa periaatetta. Muita edustettuja valmistajia ovat General Electric (GE) ja NEC.

⒋Wafer Level Package (kiekkokokoinen pakkaus): Perinteisestä yhden sirun pakkausmenetelmästä poiketen WLCSP on leikata koko kiekko yksittäisiksi siruiksi. Se väittää olevansa tulevaisuuden pakkausteknologian valtavirta, ja se on panostettu tutkimukseen ja kehitykseen. Sisältää FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics jne.

Ominaisuudet:

1. Se täyttää sirun I/O-nastojen kasvavat tarpeet.

2. Hakkeen pinta-alan ja pakkausalan välinen suhde on hyvin pieni.

⒊ lyhentää viiveaikaa huomattavasti.

CSP-pakkaus sopii IC:ille, joissa on pieni määrä nastaja, kuten muistitikuille ja kannettaville elektroniikkatuotteille. Tulevaisuudessa sitä käytetään laajasti tietolaitteissa (IA), digitaalitelevisiossa (DTV), e-kirjassa (E-Book), langattomassa verkossa WLAN/GigabitEthemet, ADSL/matkapuhelimen siru, Bluetooth (Bluetooth) ja muissa kehittyvissä Tuotteet.

Ja BGA-, CSP-, TBGA- ja PBGA-juotto ja juottamisen purku: