Вы марнуеце тысячы гадзін і мільёны долараў на распрацоўку бездакорнай крэмніевай архітэктуры, але калі фізічны корпус выйдзе з ладу, увесь кампанент нічога не варты. Бар'ер паміж функцыянуючым электронным мозгам і кавалкам крэмнію - гэта інкапсуляцыя. Гэта поўнае кіраўніцтва разбівае складаны свет сучаснай электроннай упакоўкі. Гэта варта прачытаць, таму што разуменне канкрэтных матэрыялаў, цеплавой дынамікі і механічных напружанняў, звязаных з абаронай крэмнію, істотна палепшыць вашу вытворчасць. Калі вы кіруеце зборачнай лініяй вялікага аб'ёму або шукаеце дакладныя інструменты для апрацоўкі саміх прэс-формаў, засваенне гэтых фундаментальных паняццяў зэканоміць ваш час, скароціць дарагі лом і дасць вам вялікую канкурэнтную перавагу на рынку.
Што такое мікрасхема і чаму інкапсуляцыя мае значэнне ў паўправадніковай прамысловасці?
У сваёй аснове ан IC пакет гэта ахоўная браня, якая акружае далікатны крэмній. Без гэтага жыццёва важнага ахоўнага пласта, голы чып можа імгненна паддацца небяспекам навакольнага асяроддзя, такім як вільгаць, пыл і фізічныя ўздзеяння. Асноўная мэта ст інкапсуляцыя гэта поўная герметызацыя далікатных унутраных структур ад знешняга свету. Гэта гарантуе, што кампанент будзе надзейна функцыянаваць на працягу многіх гадоў, незалежна ад таго, усталяваны ён у сервернай пакоі з кантролем клімату або пад капотам вібрацыйнага аўтамабіля.
У глаб паўправадніковай прамысловасці, фізічнае жыллё таксама служыць крытычным мостам. Ён пераўтварае мікраскапічныя кропкі злучэння на крэмніі ў большы, стандартызаваны след, які сапраўды можа быць прыпаяны на друкаваная плата (друкаваная плата). Гэта значыць абраны тып пакета непасрэдна дыктуе, як кампанент інтэгруецца ў канчатковы прадукт. Няправільна абраны корпус можа прывесці да перагрэву, пагаршэння сігналу або механічнай паломкі падчас стандартнай працы.
The тэхналогія вырабу за гэтым працэсам стаіць ашаламляльны. Мы бярэм нешта такое далікатнае, як яечная шкарлупіна, і замяшчаем яго ў цвёрдыя, як камень, сінтэтычныя матэрыялы. Сёння найбольш распаўсюджаныя кампаненты, якія вы бачыце на плаце павярхоўны мантаж прылады. Будзь справа з простым смд кампанента або складанага шмат'ядравага працэсара, дзейнічае сапраўды такі ж прынцып: знешняя абалонка павінна быць абсалютна ідэальнай.
Як працэсы ўпакоўкі абараняюць далікатны чып ад пашкоджання?
Шлях ад голага крэмнію да гатовага вырабу, які можна мантаваць, вельмі складаны. Сучасны вытворчы працэс выкарыстоўвае мноства складаных метадаў для забеспячэння абсалютнай надзейнасці. Адзін з самых крытычных працэсы ўпакоўкі прадугледжвае ўсталяванне электрычных злучэнняў да канчатковай герметызацыі. Напрыклад, у прасунутым зборка фліп-чып, актыўная вобласць крэмнію перавернута дагары нагамі. Ён злучаецца непасрэдна з асноўнай канструкцыяй з дапамогай малюсенькіх металічных выступаў.
Гэты спецыф фліп-чып падыход рэзка памяншае адлегласць, якую павінен прайсці электрычны сігнал. Гэта забяспечвае выдатныя электрычныя характарыстыкі. Аднак гэтыя мікраскапічныя прыпой няроўнасці патрабуюць надзвычайнай абароны. Аднойчы узаемасувязь паспяхова зроблены, уся зборка павінна быць надзейна зафіксавана на месцы. Ахоўны матэрыял цячэ вакол гэтых малюсенькіх злучэнняў, забяспечваючы жорсткую механічную падтрымку і прадухіляючы іх парэпанне пры нагрузцы.
Дасягненне такога ўзроўню дакладнасці патрабуе неверагодна дакладных фізічных інструментаў. Металічныя формы, якія выкарыстоўваюцца для фарміравання канчатковай ахоўнай абалонкі, павінны быць апрацаваны з дакладнымі допускамі. Вырабляючы гэтыя цяжкія сталёвыя формы, інструментары разлічваюць на высокую прадукцыйнасцьЦвёрдасплаўныя свердзела каб чыста выразаць каналы астуджэння і фарсункі, не пакідаючы задзірын, якія могуць парушыць паток вадкасці ў ахоўных пластмасах.
Што такое эпаксідная сумесь для формаў і чаму яна шырока выкарыстоўваецца?
Калі мы гаворым пра чорны пластыкавы корпус стандартнага мікрачыпа, мы амаль заўсёды гаворым пра an эпаксідная форма. Гэты матэрыял з'яўляецца спецыялізаваным термореактивный пластык. У адрозненне ад паўсядзённых пластмас, якія можна расплавіць і змяніць форму, рэактыўны рэактыўны матэрыял падвяргаецца незваротнай хімічнай рэакцыі пры награванні. Пасля зацвярдзення ён утварае неверагодна цвёрдую, трывалую і пастаянную абалонку.
Ан эпаксідная сумесь для формы (звычайна называюць emc) - гэта, па сутнасці, хімічны кактэйль з сур'ёзнай інжынерыяй. Ён складаецца з асноўнай эпаксіднай смалы, ацвярджальнікаў і велізарнай колькасці крэмневага напаўняльніка. Дыяксід крэмнія мае вырашальнае значэнне, таму што ён значна зніжае хуткасць пашырэння матэрыялу пры ўздзеянні цяпла. Гэтыя emcs уяўляюць сабой абсалютны касцяк сучаснага пластык кампанентны корпус. The выкарыстоўваныя матэрыялы павінны таксама валодаць выдатным дыэлектрык уласцівасці, гарантуючы, што яны дзейнічаюць як ідэальныя электрычныя ізалятары для прадухілення ўнутраных кароткіх замыканняў.
«Паслядоўнасць вашага фармоўка матэрыял непасрэдна дыктуе кансістэнцыю вашага канчатковага прадукту. У вытворчасці з вялікімі стаўкамі прадказальнасць - гэта рэнтабельнасць».
Як фармовачная маса ўзаемадзейнічае з падкладкай і злучаецца?
Падчас фактычнай фазы ўпырску, гарачы, глейкі фармовачная маса пад велізарным ціскам уціскаецца ў сталёвую паражніну. Ён павінен плаўна цячы па тонкім крэмнію і падкладцы падкладка. Гэта гвалтоўны працэс. Калі дынаміка вадкасці не кантралюецца ідэальна, якая імчыцца вадкасць можа літаральна змятаць малюсенькія залатыя драты, якія ўтвараюць ўзаемасувязь.
Акрамя таго, вадкасць павінна цалкам запоўніць кожны асобны мікраскоп паражніну у форме. Любы захоплены паветра стварае пустэчу. Адзіная пустэча лічыцца катастрафічным дэфект. Калі вільгаць назапашваецца ўнутры пустэчы, цяпло стандартнай печы для паяння аплаўленнем ператворыць гэтую вільгаць у пару, літаральна раздзімаючы кампанент знутры (вядомы як «эфект папкорна»).
Каб прадухіліць гэта, ст інтэрфейс паміж ахоўным пластыкам і металічным свінцовым каркасам павінна быць хімічна ўстойлівая. Правільны дызайн падкладкі гуляе тут вялікую ролю. Інжынеры часта распрацоўваюць звязаныя паміж сабой фізічныя элементы або ўжываюць спецыялізаваныя хімічныя ўзмацняльнікі адгезіі, каб забяспечыць бездакорнае счапленне пластыка з металам.
Якую ролю адыгрывае пласціна перад сінгуляцыяй?
Гістарычна склалася так, што крэмній разразалі на асобныя кавалачкі перад упакоўкай. Аднак для максімальнай эфектыўнасці і аптымізаваць след, развівалася прамысл вафельны-ўзроўневая ўпакоўка. У гэтай перадавой метадалогіі ўвесь круглы крамянёвы дыск апрацоўваецца і запячатваецца адначасова перад любой рэзкай.
На гэтым этапе пласт ахоўнага матэрыялу пакрывае ўсю верхнюю паверхню непашкоджанага дыска. Толькі пасля поўнага зацвярдзення ахоўнага пласта пачынаецца працэс адзінкавасць пачаць. Сігуляцыя - гэта жорсткі механічны працэс разразання вялікага запячатанага дыска на тысячы асобных канчатковых кампанентаў.
Гэты працэс рэзкі, як вядома, складаны, таму што лязо пілы павінна адначасова праразаць і цвёрды крэмній, і пластык, напоўнены абразіўным дыяксідам крэмнія. Гэта патрабуе неверагодна трывалых і стабільных рэжучых інструментаў. Падобна таму, як машыніст выкарыстоўвае спец Цвёрдыя стрыжні з карбіду вальфраму каб вытрымаць абразіўны знос на падлозе з ЧПУ, ляза для нарэзкі кубікамі павінны вытрымліваць моцнае трэнне, каб прадухіліць сколы далікатных краёў нядаўна сфармаваных кампанентаў.
Як такія сістэмы, як LPKF, прасоўваюць лазерную апрацоўку і выраб?
Як попыт на экстрым мініяцюрызацыі расце, традыцыйныя механічныя рэжучыя пілы дасягаюць сваіх абсалютных фізічных межаў. Калі вы ствараеце кампаненты для разумных гадзін або медыцынскіх імплантатаў, механічнае лязо проста занадта тоўстае і грубае. Гэта дзе перадавыя лазерныя сістэмы, такія як першапраходцы lpkf, умяшайцеся, каб зрабіць рэвалюцыю ў працоўным працэсе.
Лазерная апрацоўка цяпер з'яўляецца фундаментальнай часткай сучаснага фабрыкацыя. Замест таго, каб расціраць матэрыял, магутныя лазеры імгненна яго выпараюць эпаксідная сумесь для формы і крэмній пад ім. Гэты працэс чыстай абляцыі пакідае неверагодна гладкія краю і дазваляе значна скараціць адлегласць паміж кампанентамі на вытворчай лініі.
Гэты масавы прасоўванне азначае, што канструкцыі можна выразаць і фармаваць з дакладнасцю да некалькіх мкм (мікраметры). Камбінуючы ўдасканаленую лазерную абляцыю з традыцыйнай літаграфія, вытворцы могуць ствараць вельмі складаныя трохмерныя формы ўпакоўкі, якія было фізічна немагчыма вырабіць усяго дзесяць гадоў таму.
Чаму адтуліны і пашыраная маршрутызацыя важныя для мікрасхем высокай шчыльнасці?
Сучасныя працэсары - гэта не проста адзінкавыя плоскія квадраты; гэта складаныя, шматслойныя хмарачосы дадзеных. Паколькі мы змяшчаем больш функцый у адну прастору, маршрутызацыя электрычных сігналаў становіцца манументальнай геаметрычнай праблемай. Унутраныя шляхі павінны быць неверагодна кароткімі, каб падтрымліваць хуткасць і зніжаць энергаспажыванне.
Каб дасягнуць гэтага, інжынеры выкарыстоўваюць малюсенькія вертыкальна прасвідраваныя адтуліны, якія называюцца скразныя адтуліны. Гэтыя мікраскапічныя тунэлі пакрытыя а праводзячы метал, звычайна куб (медзь), для злучэння розных слаёў ст падкладка або ўнутраны пераразмеркавальны пласт. The rdl гэта, па сутнасці, мікраскапічная сістэма магістралі, якая перанакіроўвае звыштонкія злучэнні на крамянёвай плашцы да большых шарыкаў прыпоя на вонкавым боку.
гэта высокашчыльны макет з'яўляецца абсалютнай неабходнасцю для сучасных вылічэнняў. Часам традыцыйнае субтрактивное тручэнне не можа дасягнуць неабходных тонкіх ліній. У гэтых выпадках, дабаўка метады вытворчасці выкарыстоўваюцца для павольнага стварэння дакладных слядоў медзі.
- Большая колькасць штыфтоў: Больш складаныя мікрасхемы патрабуюць большай колькасці злучэнняў.
- Больш кароткія шляхі сігналу: Вертыкальныя злучэнні значна памяншаюць затрымку сігналу.
- Паменшаны след: Напластоўванне дазваляе меншага агульнага памеру прылады.
Якія праблемы з цеплавым пашырэннем і дэфармацыяй падчас фармавання?
Цяпло - галоўны вораг дакладнай вытворчасці. Падчас фазы высокатэмпературнага отвержденія ўсе матэрыялы пашыраюцца. Сур'ёзная праблема ўзнікае таму, што існуе масіўнасць неадпаведнасць у цеплавое пашырэнне стаўкі паміж чыстым крамянёвым плашкам, меднай свінцовай рамкай і пластыкавай абалонкай.
Мы вымяраем гэта пашырэнне з дапамогай каэфіцыент цеплавога пашырэння (ці cte). Калі КТР не будзе старанна збалансаваны, уся зборка дэфармуецца, калі астыне да пакаёвай тэмпературы. Ён літаральна кланяецца, як бульбяны чыпс. гэта дэфармацыя гэта кашмар для зборкі дошкі. Калі кампанент не ідэальна плоскі, то пайка выйдзе з ладу падчас смт (тэхналогія павярхоўнага мантажу) працэс мацавання.
Каб змагацца з гэтым, інжынеры выкарыстоўваюць складаныя інструмент дызайну праграмнае забеспячэнне для мадэлявання цеплавых нагрузак перад фізічным прататып будуецца калі-небудзь. Яны старанна рэгулююць ўтрыманне кремнеземного напаўняльніка ў эпаксідная форма каб гарантаваць, што яго CTE дакладна адпавядае CTE асноўнай платы. Гэта тонкае ўраўнаважванне хіміі і фізікі.
Стандартныя метады ўпакоўкі зусім недастатковыя для экстрэмальных патрабаванняў 5г сувязі і сучасныя радыёлакацыйныя сістэмы. На гэтых звышвысокіх частотах само фізічнае жыллё можа ствараць сур'ёзныя перашкоды радыёсігналам. Мы павінны нястомна дамагацца палепшаная прадукцыйнасць з дапамогай спецыяльных матэрыялаў.
Для а высокачашчынны датчык або антэна, ст электрычныя ўласцівасці з фармовачная маса падвяргаюцца строгай праверцы. Калі матэрыял паглынае занадта шмат электрамагнітнай энергіі, сігнал гіне. Такім чынам, спецыялізаваныя смалы з нізкімі стратамі распрацаваны спецыяльна, каб прапускаць гэтыя высакахуткасныя сігналы без пагаршэння якасці.
Акрамя таго, мы бачым рост пашыраны іч архітэктуры. Паняцці, як гетэрагенныя інтэграцыя і пакет на пакеце дазваляюць вертыкальна ўкладваць розныя спецыялізаваныя кампаненты, такія як памяць і логіка апрацоўкі. Гэта робіць шляхі сігналу неверагодна кароткімі, значна паляпшаючы агульнае электрычныя і цеплавыя характарыстыкі. Калі дакладнасць мае значэнне, выкарыстоўваючы высакаякасныя інструменты, такія як aКанцавая фрэза з трыма лопасцямі (3 канаўкамі). гарантуе, што тэставыя прыстасаванні, якія ўтрымліваюць гэтыя высакахуткасныя прылады, ідэальна плоскія і дакладныя.
Ці можа цвёрды палімерны термореактивный матэрыял сапраўды прадухіліць карозію і дэфекты?
Безумоўна. Асноўная абарона ад суровай рэальнасці фізічнага свету - гэта цэласнасць палімер абалонка. Няхай гэта будзе проста дыскрэтны сілавы транзістар або вельмі складаны квадрацыклы без свінцу (qfn) мікракантролер, канчатковай мэтай з'яўляецца нулявое пранікненне вільгаці. Вадзяная пара з'яўляецца асноўнай прычынай унутр карозія і заўчасны выхад з ладу разгорнутай электронікі.
Каб дасягнуць гэтага ідэальнага ўшчыльнення буйнасерыйная вытворчасць, вытворцы выбіраюць розныя метады на аснове строгіх патрабаванні да заяўкі. Вадкае фармаванне можа быць выкарыстаны для неверагодна далікатных, тонкіх зборак, дзе нізкі ціск упырску з'яўляецца абавязковым для прадухілення разгорткі дроту. І наадварот, цвёрды кампрэсія фармоўка часта аддаюць перавагу для вялікіх плоскіх панэляў, паколькі забяспечваюць выдатную аднастайнасць і высокую прапускную здольнасць.
Кожны крок у праектаванне і вытворчасць фаза патрабуе строгай метадалогія. Заўсёды ёсць а кампраміс паміж коштам, хуткасцю і абсалютнай надзейнасцю. Аднак, патрабуючы строгага кантролю матэрыялаў і выкарыстання інавацыйныя рашэнні, прамысловасць працягвае вырабляць мільярды бездакорных прылад кожны год. The прыдатнасць матэрыялаў выкарыстоўваецца ў іч выраб у канчатковым выніку вызначае працягласць жыцця тэхналогіі, на якую мы разлічваем штодня.
Рэзюмэ асноўных вывадаў:
- The IC пакет забяспечвае жыццёва важную фізічную абарону і важную электрычную маршрутызацыю для далікатнага крэмнію.
- Эпаксідная сумесь для формы дзейнічае як асноўная абарона ад вільгаці, удараў і ўнутраных карозія.
- Пашыраны працэсы ўпакоўкі патрабуюць некранутых ўзаемасувязь цэласнасць для забеспячэння моцнай электрычныя ўласцівасці.
- Кіраванне цеплавое пашырэнне (cte) важна прадухіліць дэфармацыя і забяспечыць ідэальны смт мацаванне дошкі.
- Пагоня за высокапрадукцыйны ст 5г прыкладанняў цалкам залежыць ад аптымізацыі абодвух дызайн упакоўкі і спецыф фармоўка хіміі.
- Паспяховы зборка і тэставанне залежыць ад прэцызійных інструментаў, строгага кантролю дынамікі вадкасці і перадавых IC тэхналогіі.
- З традыцыйных фліп-чып канструкцый да сучаснага гетэрагенныя кладка, ст ўніверсальнасць з прадукцыйнасць пакета рухае ўсю індустрыю тэхналогій наперад.
- А паўправадніковы не можа функцыянаваць у рэальным свеце без ідэальна сканструяванага, тэрмічнаму стабільнага пластык жыллё.
