IC փաթեթի ամբողջական ուղեցույց

Դուք հազարավոր ժամեր և միլիոնավոր դոլարներ եք ծախսում սիլիկոնային անթերի ճարտարապետություն նախագծելու համար, բայց եթե ֆիզիկական բնակարանը ձախողվի, ամբողջ բաղադրիչն անարժեք է: Գործող էլեկտրոնային ուղեղի և ջարդոնացված սիլիցիումի միջև պատնեշը պարկուճն է: Այս համապարփակ ուղեցույցը ներկայացնում է ժամանակակից էլեկտրոնային փաթեթավորման բարդ աշխարհը: Արժե կարդալ, քանի որ հասկանալով կոնկրետ նյութերը, ջերմային դինամիկան և մեխանիկական սթրեսները, որոնք ներգրավված են սիլիցիումի պաշտպանության համար, կտրուկ կբարելավեն ձեր արտադրության եկամտաբերությունը: Անկախ նրանից, թե դուք կառավարում եք մեծ ծավալի հավաքման գիծ, ​​թե ստանում եք ճշգրիտ գործիքներ՝ կաղապարներն իրենք մշակելու համար, այս հիմնարար հասկացությունների յուրացումը կխնայի ձեր ժամանակը, կնվազեցնի թանկարժեք ջարդոնը և ձեզ կհաղորդի հսկայական մրցակցային առավելություն շուկայում:

Ի՞նչ է ic փաթեթը և ինչու է պարկուճը կարևոր կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ:

Իր հիմքում, ան ic փաթեթ պաշտպանիչ զրահն է, որը շրջապատում է սիլիցիումի փխրուն կտորը: Առանց այս կենսական պաշտպանիչ շերտի, մերկ չիպ անմիջապես կենթարկվի շրջակա միջավայրի վտանգներին, ինչպիսիք են խոնավությունը, փոշին և ֆիզիկական ազդեցությունը: -ի առաջնային նպատակը ինկապսուլյացիան ներքին նուրբ կառույցներն արտաքին աշխարհից ամբողջությամբ փակելն է: Սա երաշխավորում է, որ բաղադրիչը հուսալիորեն կգործի տարիներ շարունակ՝ անկախ այն բանից, թե այն տեղադրված է կլիմայով կառավարվող սերվերի սենյակում, թե թրթռացող մեքենայի գլխարկի տակ:

Համաշխարհայինում կիսահաղորդչային արդյունաբերությունՖիզիկական բնակարանը նաև ծառայում է որպես կրիտիկական կամուրջ։ Այն փոխակերպում է սիլիցիումի միացման մանրադիտակային կետերը ավելի մեծ, ստանդարտացված ոտնահետքի, որն իրականում կարող է զոդվել pcb (տպագիր տպատախտակ): Սա նշանակում է ընտրյալը փաթեթի տեսակը ուղղակիորեն թելադրում է, թե ինչպես է բաղադրիչը ինտեգրվում վերջնական արտադրանքին: Վատ ընտրված բնակարանը կարող է հանգեցնել գերտաքացման, ազդանշանի քայքայման կամ մեխանիկական ձախողման ստանդարտ շահագործման ընթացքում:

Այն արտադրության տեխնոլոգիա այս գործընթացի հետևում ապշեցուցիչ է. Մենք վերցնում ենք ձվի կճեպի պես փխրուն մի բան և այն պարուրում ենք քարի պես պինդ սինթետիկ նյութերի մեջ: Այսօր ամենատարածված բաղադրիչներն են, որոնք դուք տեսնում եք տախտակի վրա մակերեսային ամրացում սարքեր. Անկախ նրանից, թե գործ ունենալով պարզ smd բաղադրիչ կամ բարդ բազմամիջուկ պրոցեսոր, գործում է ճիշտ նույն սկզբունքը. արտաքին շերտը պետք է լինի բացարձակապես կատարյալ:

Ինչպե՞ս են փաթեթավորման գործընթացները պաշտպանում նուրբ չիպը վնասից:

Ճանապարհորդությունը սիլիցիումի մերկ կտորից մինչև պատրաստ, ամրացվող արտադրանք շատ բարդ է: Ժամանակակից արտադրական գործընթաց օգտագործում է մի շարք բարդ տեխնիկա՝ բացարձակ հուսալիություն ապահովելու համար: Ամենակրիտիկականներից մեկը փաթեթավորման գործընթացներ ներառում է էլեկտրական միացումների հաստատում մինչև վերջնական կնքումը: Օրինակ՝ առաջադեմ flip-chip հավաքում, սիլիցիումի ակտիվ տարածքը գլխիվայր շրջված է։ Այն ուղղակիորեն միանում է հիմքում ընկած կառույցին, օգտագործելով մանր մետաղական բշտիկները:

Այս կոնկրետ մատով խփել չիպ մոտեցումը կտրուկ նվազեցնում է այն հեռավորությունը, որը պետք է անցնի էլեկտրական ազդանշանը: Այն ապահովում է գերազանց էլեկտրական կատարում: Այնուամենայնիվ, այս մանրադիտակային զոդում բշտիկները պահանջում են հսկայական պաշտպանություն: Մի անգամ փոխկապակցվածություն հաջողությամբ պատրաստված, ամբողջ հավաքույթը պետք է ապահով կերպով կողպվի տեղում: Պաշտպանիչ նյութը հոսում է այս փոքրիկ հոդերի շուրջ՝ ապահովելով կոշտ մեխանիկական աջակցություն և կանխելով դրանց ճաքերը սթրեսի ժամանակ:

Ճշգրտության այս մակարդակի հասնելու համար անհրաժեշտ է անհավանական ճշգրիտ ֆիզիկական գործիքավորում: Մետաղական կաղապարները, որոնք օգտագործվում են վերջնական պաշտպանիչ կեղևը ձևավորելու համար, պետք է մշակվեն մինչև խիստ հանդուրժողականություն: Այս ծանր պողպատե կաղապարները պատրաստելիս գործիքագործները ապավինում են բարձր արդյունավետությանըԿարբիդային փորվածքներ մաքուր կտրել հովացման ալիքները և ներարկիչի պորտերը՝ առանց փորվածքներ թողնելու, որոնք կարող են խաթարել պաշտպանիչ պլաստիկի հեղուկի հոսքը:

Ի՞նչ է էպոքսիդային կաղապարի միացությունը և ինչու է այն լայնորեն օգտագործվում:

Երբ մենք խոսում ենք ստանդարտ միկրոչիպի սև պլաստիկ մարմնի մասին, մենք գրեթե միշտ խոսում ենք ան էպոքսիդային կաղապար. Այս նյութը մասնագիտացված է ջերմակայուն պլաստիկ. Ի տարբերություն ամենօրյա պլաստմասսաների, որոնք կարող են հալվել և ձևափոխվել, ջերմամեկուսիչը տաքացնելիս ենթարկվում է անդառնալի քիմիական ռեակցիայի: Երբ այն բուժվում է, այն ձևավորում է աներևակայելի կոշտ, դիմացկուն և մշտական ​​պատյան:

Ան էպոքսիդային կաղապարի միացություն (սովորաբար կոչվում է որպես emc) ըստ էության խիստ մշակված քիմիական կոկտեյլ է: Այն բաղկացած է հիմնական էպոքսիդային խեժից, կարծրացնող նյութերից և հսկայական քանակությամբ սիլիցիումի լցանյութից: Սիլիցիումը շատ կարևոր է, քանի որ այն զգալիորեն նվազեցնում է նյութի ընդլայնման արագությունը, երբ ենթարկվում է ջերմության: Սրանք emcs ներկայացնում են ժամանակակիցի բացարձակ ողնաշարը պլաստիկ բաղադրիչ բնակարան. Այն օգտագործված նյութեր պետք է ունենա նաև գերազանց դիէլեկտրիկ հատկությունները՝ ապահովելով, որ դրանք գործում են որպես կատարյալ էլեկտրական մեկուսիչներ՝ ներքին կարճ միացումները կանխելու համար:

«Ձեր հետևողականությունը կաղապարման նյութը ուղղակիորեն թելադրում է ձեր վերջնական արտադրանքի հետևողականությունը: Բարձր ցցերի արտադրության մեջ կանխատեսելիությունը շահութաբերություն է»:

Ինչպե՞ս է կաղապարման միացությունը կապվում ենթաշերտի հետ և փոխկապակցվում:

Բուն ներարկման փուլում տաք, մածուցիկ կաղապարման միացություն վիթխարի ճնշման տակ հարկադրված է մտել պողպատե խոռոչ: Այն պետք է սահուն հոսի նուրբ սիլիցիումի և հիմքի վրա սուբստրատ. Սա բռնի գործընթաց է։ Եթե հեղուկի դինամիկան կատարյալ կերպով չի վերահսկվում, հոսող հեղուկը կարող է բառացիորեն մաքրել փոքրիկ ոսկե մետաղալարերը, որոնք կազմում են փոխկապակցել.

Ավելին, հեղուկը պետք է ամբողջությամբ լցնի յուրաքանչյուր մանրադիտակ խոռոչ կաղապարի ներսում: Ցանկացած թակարդված օդ ստեղծում է դատարկություն: Մեկ դատարկությունը համարվում է աղետալի արատ. Եթե ​​խոնավությունը կուտակվում է դատարկության մեջ, ապա սովորական վերամշակման զոդման վառարանի ջերմությունը այդ խոնավությունը գոլորշու կվերածի, բառացիորեն փչելով բաղադրիչը ներսից (հայտնի է որպես «ադիբուդի էֆեկտ»):

Դա կանխելու համար ինտերֆեյս պաշտպանիչ պլաստիկի և մետաղական կապարի շրջանակի միջև պետք է լինի քիմիապես ամուր: Պատշաճ ենթաշերտի ձևավորում այստեղ մեծ դեր է խաղում: Ինժեներները հաճախ նախագծում են փոխկապակցված ֆիզիկական առանձնահատկություններ կամ կիրառում են հատուկ քիմիական կպչուն խթանիչներ՝ ապահովելու համար, որ պլաստիկն անթերի բռնում է մետաղը:

Ի՞նչ դեր է խաղում վաֆլի նախքան սինուլյացիան:

Պատմականորեն, սիլիկոնը փաթեթավորվելուց առաջ կտրատվել է առանձին կտորների: Այնուամենայնիվ, առավելագույնի հասցնել արդյունավետությունը և օպտիմալացնել հետքը, զարգացավ արդյունաբերությունը վաֆլի- մակարդակի փաթեթավորում: Այս առաջադեմ մեթոդաբանության մեջ ամբողջ կլոր սիլիկոնային սկավառակը մշակվում և կնքվում է միաժամանակ, նախքան որևէ կտրում:

Այս փուլում պաշտպանիչ նյութի շերտը ծածկում է չկոտրված սկավառակի ամբողջ վերին մակերեսը: Միայն պաշտպանիչ շերտը լիովին բուժվելուց հետո է գործընթացը կատարվում սինուլյացիա սկսել. Սինգուլյացիան խոշոր, կնքված սկավառակը հազարավոր անհատական, վերջնական բաղադրիչների կտրատելու դաժան մեխանիկական գործընթացն է:

Կտրման այս գործընթացը հայտնիորեն դժվար է, քանի որ սղոցի սայրը պետք է միաժամանակ անցնի ինչպես կոշտ սիլիցիումի, այնպես էլ հղկող սիլիցիումով լցված պլաստիկի միջով: Այն պահանջում է անհավանական կոշտ և կայուն կտրող գործիքներ: Ճիշտ այնպես, ինչպես մեքենավարը օգտագործում է մասնագիտացված Կոշտ վոլֆրամի կարբիդ ձողեր CNC հատակին հղկող մաշվածությանը դիմակայելու համար խորանարդի սայրերը պետք է դիմակայեն ծայրահեղ շփման՝ նոր ձևավորված բաղադրիչների նուրբ եզրերը չկտրելու համար:

Ինչպե՞ս են LPKF-ի նման համակարգերը առաջ տանում լազերային մշակումն ու արտադրությունը:

Որպես ծայրահեղության պահանջ մանրանկարչություն աճում է, ավանդական մեխանիկական կտրող սղոցները հասնում են իրենց բացարձակ ֆիզիկական սահմաններին: Երբ դուք բաղադրիչներ եք կառուցում խելացի ժամացույցների կամ բժշկական իմպլանտների համար, մեխանիկական սայրը պարզապես չափազանց հաստ է և չափազանց կոպիտ: Այստեղ է, որ առաջադեմ լազերային համակարգերը, ինչպես նրանք, որոնք ստեղծվել են lpkf, քայլեր ձեռնարկեք՝ աշխատանքային հոսքը հեղափոխելու համար:

Լազերային մշակում այժմ ժամանակակիցի հիմնարար մասն է հորինվածք. Նյութը մանրացնելու փոխարեն, հզոր լազերներն անմիջապես գոլորշիացնում են այն էպոքսիդային կաղապարի միացություն և դրա տակ գտնվող սիլիցիումը: Այս մաքուր աբլյացիայի գործընթացը թողնում է աներևակայելի հարթ եզրեր և թույլ է տալիս շատ ավելի խիտ տարածություն արտադրական գծի բաղադրիչների միջև:

Այս զանգվածային առաջխաղացում նշանակում է, որ կառույցները կարող են կտրվել և ձևավորվել ընդամենը մի քանիսի ճշգրտությամբ մկմ (միկրոմետրեր): Համատեղելով առաջադեմ լազերային աբլյացիան ավանդականի հետ վիմագրություն, արտադրողները կարող են ստեղծել խիստ բարդ, եռաչափ փաթեթային ձևեր, որոնք ֆիզիկապես անհնար էր արտադրել ընդամենը մեկ տասնամյակ առաջ:

Ինչու՞ են vias-ը և առաջադեմ երթուղիչները կարևոր բարձր խտության IC-ների համար:

Ժամանակակից պրոցեսորները միայն մեկ հարթ քառակուսիներ չեն. դրանք տվյալների բարդ, բազմաշերտ երկնաքերեր են: Քանի որ մենք ավելի շատ գործառույթներ ենք հավաքում մեկ տարածության մեջ, երթուղում էլեկտրական ազդանշանները դառնում են մոնումենտալ երկրաչափական մարտահրավեր: Ներքին ուղիները պետք է աներեւակայելի կարճ լինեն արագությունը պահպանելու և էներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար:

Դրան հասնելու համար ինժեներները օգտագործում են փոքրիկ, ուղղահայաց փորված անցքեր, որոնք կոչվում են միջոցով. Այս մանրադիտակային թունելները պատված են ա հաղորդիչ մետաղ, սովորաբար cu (պղինձ), տարբեր շերտերը միացնելու համար սուբստրատ կամ ներքին վերաբաշխման շերտ. Այն rdl ըստ էության միկրոսկոպիկ մայրուղու համակարգ է, որը վերափոխում է սիլիկոնային մատրիցների վրա գտնվող ծայրահեղ նուրբ միացումները դեպի արտաքին մասի ավելի մեծ զոդման գնդիկները:

Սա բարձր խտությամբ դասավորությունը բացարձակ անհրաժեշտություն է ժամանակակից հաշվարկների համար: Երբեմն ավանդական սուբտրակտիվ փորագրումը չի կարող հասնել անհրաժեշտ նուրբ գծերի: Այս դեպքերում, հավելում արտադրական տեխնիկան օգտագործվում է դանդաղորեն ստեղծելու համար պահանջվող ճշգրիտ պղնձի հետքերը:

• Պինների ավելի բարձր քանակներ. Ավելի բարդ չիպերը պահանջում են ավելի շատ կապեր:
• Ազդանշանի ավելի կարճ ուղիներ. Ուղղահայաց միացումները կտրուկ նվազեցնում են ազդանշանի հետաձգումը:
• Նվազեցված հետք. Շերտավորումը թույլ է տալիս ավելի փոքր ընդհանուր սարքի չափսեր:

Որո՞նք են կաղապարման ընթացքում ջերմային ընդարձակման և աղավաղման դժվարությունները:

Ջերմությունը ճշգրիտ արտադրության վերջնական թշնամին է: Բարձր ջերմաստիճանի ամրացման փուլում բոլոր նյութերն ընդարձակվում են: Խիստ խնդիրն առաջանում է, քանի որ կա զանգվածային անհամապատասխանություն -ում ջերմային ընդլայնում Մաքուր սիլիցիումային մածուկի, պղնձե կապարի շրջանակի և պլաստիկ կեղևի միջև փոխարժեքը:

Մենք չափում ենք այս ընդլայնումը օգտագործելով գործակիցը ջերմային ընդարձակման (կամ cte) Եթե ​​CTE-ը խնամքով հավասարակշռված չէ, ամբողջ մոնտաժը կծկվի, երբ սառչում է մինչև սենյակային ջերմաստիճան: Այն բառացիորեն խոնարհվում է կարտոֆիլի չիփի պես։ Սա աղավաղում մղձավանջ է տախտակի հավաքման համար: Եթե բաղադրիչը կատարյալ հարթ չէ, ապա զոդման միացում ընթացքում կձախողվի սմ (մակերեսային մոնտաժման տեխնոլոգիա) կցման գործընթացը:

Դրա դեմ պայքարելու համար ինժեներները օգտագործում են բարդ դիզայնի գործիք ծրագրային ապահովում, որը թույլ է տալիս մոդելավորել ջերմային սթրեսները մինչև ֆիզիկական նախատիպը երբևէ կառուցված է: Նրանք զգուշորեն կարգավորում են սիլիցիումի լցանյութի պարունակությունը էպոքսիդային կաղապար ապահովելու, որ իր CTE-ը սերտորեն համընկնում է հիմքում ընկած խորհրդի հետ: Դա քիմիայի և ֆիզիկայի նուրբ հավասարակշռող գործողություն է:

Ինչպե՞ս ենք մենք օպտիմալացնում փաթեթի կատարումը 5G և բարձր հաճախականությամբ հավելվածների համար:

Ստանդարտ փաթեթավորման տեխնիկան լիովին անբավարար է ծայրահեղ պահանջների համար 5 գ կապի և առաջադեմ ռադիոտեղորոշիչ համակարգեր: Այս գերբարձր հաճախականությունների դեպքում ֆիզիկական պատյանն ինքնին կարող է խիստ խանգարել ռադիոազդանշաններին: Մենք պետք է անխնա հետամուտ լինենք բարելավված կատարողականություն օգտագործելով մասնագիտացված նյութեր.

Համար ա բարձր հաճախականությամբ սենսոր կամ ալեհավաք, որ էլեկտրական հատկություններ -ի կաղապարման միացություն խստորեն զննում են. Եթե ​​նյութը կլանում է չափազանց շատ էլեկտրամագնիսական էներգիա, ազդանշանը մահանում է: Հետևաբար, մասնագիտացված ցածր կորստի խեժերը հատուկ ձևավորված են, որպեսզի այս բարձր արագության ազդանշաններն անցնեն առանց քայքայման:

Ավելին, մենք տեսնում ենք աճը առաջադեմ ic ճարտարապետություն։ Նման հասկացություններ տարասեռ ինտեգրում և փաթեթ-փաթեթի վրա թույլ են տալիս տարբեր մասնագիտացված բաղադրիչներ, ինչպիսիք են հիշողությունը և մշակման տրամաբանությունը, ուղղահայաց տեղադրվել: Սա աներևակայելի կարճ է պահում ազդանշանի ուղիները, ինչը կտրուկ ընդլայնում է ընդհանուրը էլեկտրական և ջերմային կատարում. Երբ ճշգրտությունը կարևոր է, օգտագործեք բարձրորակ գործիքներ, ինչպիսիք ենԵռակի սայր (3-ֆլեյտա) End Mill ապահովում է, որ այս գերարագ սարքերը պահող փորձնական սարքերը կատարյալ հարթ և ճշմարիտ են:

Կարո՞ղ է արդյոք պինդ պոլիմերային ջերմամեկուսիչը իսկապես կանխել կոռոզիան և թերությունները:

Բացարձակապես։ Ֆիզիկական աշխարհի դաժան իրողությունների դեմ առաջնային պաշտպանությունը աշխարհի ամբողջականությունն է պոլիմերային պատյան. Անկախ նրանից, թե դա պարզ է դիսկրետ ուժային տրանզիստոր կամ խիստ բարդ քառակուսի բնակարան առանց կապարի (qfn) միկրոկոնտրոլեր, վերջնական նպատակը խոնավության զրոյական ներթափանցումն է: Ջրային գոլորշին ներքին առաջացման հիմնական պատճառն է կոռոզիա և վաղաժամ ձախողում տեղակայված էլեկտրոնիկայի մեջ:

Այս կատարյալ կնքմանը հասնելու համար մեծ ծավալի արտադրություն, արտադրողները ընտրում են տարբեր մեթոդներ՝ հիմնվելով խիստ դիմումի պահանջները. Հեղուկ ձուլում կարող է օգտագործվել աներևակայելի նուրբ, բարակ հավաքույթների համար, որտեղ ցածր ներարկման ճնշումը պարտադիր է մետաղալարերի մաքրումը կանխելու համար: Ընդհակառակը, ամուր սեղմում կաղապարման հաճախ նախընտրելի է մեծ, հարթ վահանակների համար, քանի որ այն ապահովում է գերազանց միատեսակություն և բարձր թողունակություն:

Յուրաքանչյուր քայլ դեպի նախագծում և արտադրություն փուլը պահանջում է խիստ մեթոդաբանություն. Միշտ կա ա փոխզիջում գնի, արագության և բացարձակ հուսալիության միջև: Այնուամենայնիվ, պահանջելով խիստ նյութական հսկողություն և օգտագործել նորարարական լուծումներ, արդյունաբերությունը շարունակում է ամեն տարի միլիարդավոր անթերի սարքեր արտադրել։ Այն համապատասխանությունը նյութերից օգտագործվում է ic-ում կեղծիքը, ի վերջո, որոշում է այն տեխնոլոգիայի կյանքի տևողությունը, որի վրա մենք ամեն օր ապավինում ենք:

Հիմնական Takeaways-ի ամփոփում.

• Այն ic փաթեթ ապահովում է կենսական ֆիզիկական պաշտպանություն և էական էլեկտրական երթուղիներ փխրուն սիլիցիումի համար:
• Էպոքսիդային կաղապարի միացություն հանդես է գալիս որպես առաջնային պաշտպանություն խոնավությունից, ցնցումից և ներքինից կոռոզիա.
• Ընդլայնված փաթեթավորման գործընթացներ պահանջում են անաղարտ փոխկապակցել ամբողջականություն՝ ամուր ապահովելու համար էլեկտրական հատկություններ.
• Կառավարում է ջերմային ընդլայնում (cte) կարևոր է կանխարգելելու համար աղավաղում և ապահովել կատարյալ սմ տախտակի տեղադրում:
• Հետապնդումը բարձր կատարողականություն մեջ 5 գ հավելվածներն ամբողջությամբ հիմնված են երկուսն էլ օպտիմալացնելու վրա փաթեթի դիզայն և կոնկրետ կաղապարման քիմիա.
• Հաջողակ հավաքում և փորձարկում կախված է ճշգրիտ գործիքավորումից, խիստ հեղուկի դինամիկ հսկողությունից և առաջադեմ ic տեխնոլոգիա.
• Ավանդականից մատով խփել չիպ դիզայներ մինչև ժամանակակից տարասեռ stacking, որ բազմակողմանիություն -ի փաթեթի կատարումը առաջ է մղում ամբողջ տեխնոլոգիական արդյունաբերությունը:
• Ա կիսահաղորդչ չի կարող գործել իրական աշխարհում առանց կատարելապես մշակված, ջերմային կայունության պլաստիկ բնակարանային.