Jūs pavadāt tūkstošiem stundu un miljoniem dolāru, veidojot nevainojamu silīcija arhitektūru, bet, ja fiziskais korpuss neizdodas, visa sastāvdaļa ir nevērtīga. Barjera starp funkcionējošām elektroniskām smadzenēm un lūžņu silīcija gabalu ir iekapsulēšana. Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā ir aprakstīta mūsdienu elektroniskā iepakojuma sarežģītā pasaule. To ir vērts izlasīt, jo, izprotot konkrētos materiālus, termisko dinamiku un mehāniskos spriegumus, kas saistīti ar silīcija aizsardzību, ievērojami uzlabosies jūsu ražošanas raža. Neatkarīgi no tā, vai pārvaldāt liela apjoma montāžas līniju vai iegādājaties precīzus instrumentus pašu veidņu apstrādei, šo pamatjēdzienu apgūšana ietaupīs jūsu laiku, samazinās dārgo metāllūžņu daudzumu un sniegs jums milzīgu konkurences priekšrocību tirgū.
Kas ir ic pakete un kāpēc iekapsulēšanai ir nozīme pusvadītāju nozarē?
Tās pamatā ir an ic iepakojums ir aizsargājošas bruņas, kas ieskauj trauslu silīcija gabalu. Bez šī vitāli svarīgā aizsargslāņa kails mikroshēma uzreiz pakļautos vides apdraudējumiem, piemēram, mitrumam, putekļiem un fiziskai ietekmei. Galvenais mērķis iekapsulēšana ir pilnībā noblīvēt smalkās iekšējās struktūras no ārpasaules. Tas garantē, ka komponents uzticami darbosies gadiem ilgi neatkarīgi no tā, vai tas ir uzstādīts serveru telpā ar kontrolētu klimatu vai zem vibrējošas automašīnas pārsega.
Globālajā pasaulē pusvadītāju rūpniecība, fiziskais korpuss kalpo arī kā kritisks tilts. Tas pārveido silīcija mikroskopiskos savienojuma punktus par lielāku, standartizētu nospiedumu, ko faktiski var pielodēt uz PCB (iespiedshēmas plate). Tas nozīmē izvēlēto iepakojuma veids tieši nosaka, kā komponents integrējas galaproduktā. Slikti izvēlēts korpuss standarta darbības laikā var izraisīt pārkaršanu, signāla pasliktināšanos vai mehānisku bojājumu.
The ražošanas tehnoloģija aiz šī procesa ir satriecoši. Mēs ņemam kaut ko tik trauslu kā olu čaumalu un iesaiņojam to akmeņcietos sintētiskajos materiālos. Mūsdienās visizplatītākie komponenti, ko redzat uz tāfeles, ir virsmas stiprinājums ierīces. Neatkarīgi no tā, vai ir darīšana ar vienkāršu smd komponents vai sarežģīts daudzkodolu procesors, tiek piemērots tieši tāds pats princips: ārējam apvalkam jābūt pilnīgi nevainojamam.
Kā iepakošanas procesi aizsargā smalko mikroshēmu no bojājumiem?
Ceļš no tukša silīcija gabala līdz gatavam, montējamam izstrādājumam ir ļoti sarežģīts. Mūsdienīgais ražošanas process izmanto dažādas sarežģītas tehnikas, lai nodrošinātu absolūtu uzticamību. Viens no kritiskākajiem iepakošanas procesi ietver elektrisko savienojumu izveidošanu pirms galīgās blīvēšanas. Piemēram, progresīvā flip-chip montāža, silīcija aktīvā zona ir apgriezta otrādi. Tas savienojas tieši ar apakšējo konstrukciju, izmantojot sīkus metāla izciļņus.
Šis konkrētais flip chip pieeja krasi samazina attālumu, kas jānoiet elektriskajam signālam. Tas nodrošina izcilu elektrisko veiktspēju. Tomēr šie mikroskopiskie lodēt izciļņiem nepieciešama milzīga aizsardzība. Reiz starpsavienojums ir veiksmīgi izgatavots, visam mezglam jābūt droši nofiksētam vietā. Aizsargmateriāls plūst ap šiem sīkajiem savienojumiem, nodrošinot stingru mehānisku atbalstu un novēršot to plaisāšanu slodzes ietekmē.
Lai sasniegtu šo precizitātes līmeni, ir nepieciešami neticami precīzi fiziski instrumenti. Metāla veidnēm, ko izmanto galīgā aizsargapvalka veidošanai, jābūt apstrādātām līdz stingrām pielaidēm. Izgatavojot šīs smagās tērauda veidnes, instrumentu ražotāji paļaujas uz augstu veiktspējuKarbīda urbji tīri izgriezt dzesēšanas kanālus un inžektora atveres, neatstājot urbumus, kas varētu traucēt aizsargplastmasas šķidruma plūsmu.
Kas ir epoksīda veidņu savienojums un kāpēc to plaši izmanto?
Kad mēs runājam par standarta mikroshēmas melno plastmasas korpusu, mēs gandrīz vienmēr runājam par an epoksīda veidne. Šis materiāls ir specializēts termoreaktīvs plastmasas. Atšķirībā no ikdienas plastmasas, ko var izkausēt un pārveidot, termoreaktīvais karsējot notiek neatgriezeniska ķīmiska reakcija. Kad tas sacietē, tas veido neticami cietu, izturīgu un pastāvīgu apvalku.
An epoksīda veidņu savienojums (parasti saukts par emc) būtībā ir ļoti izstrādāts ķīmiskais kokteilis. Tas sastāv no bāzes epoksīda sveķiem, cietinātājiem un liela daudzuma silīcija dioksīda pildvielas. Silīcija dioksīds ir ļoti svarīgs, jo tas ievērojami samazina materiāla izplešanās ātrumu, ja tas tiek pakļauts karstumam. Šie emcs pārstāv mūsdienu absolūto mugurkaulu plastmasas komponentu korpuss. The izmantotie materiāli jābūt arī izcilam dielektrisks īpašības, nodrošinot, ka tie darbojas kā lieliski elektriskie izolatori, lai novērstu iekšējos īssavienojumus.
“Jūsu konsekvence liešana materiāls tieši nosaka jūsu gala produkta konsistenci. Ražošanā ar lielām likmēm prognozējamība ir rentabilitāte.
Kā formēšanas maisījums saskaras ar substrātu un savienojas?
Faktiskās injekcijas fāzes laikā karsts, viskozs formēšanas maisījums zem milzīga spiediena tiek iespiests tērauda dobumā. Tam vienmērīgi jāplūst pāri smalkajam silīcijam un pamatnei substrāts. Tas ir vardarbīgs process. Ja šķidruma dinamika netiek pilnībā kontrolēta, plūstošais šķidrums var burtiski aizslaucīt prom mazos zelta stieples, kas veido savienot.
Turklāt šķidrumam ir pilnībā jāpiepilda katrs mikroskopiskais izmērs dobumā veidnes ietvaros. Jebkurš iesprostots gaiss rada tukšumu. Viens tukšums tiek uzskatīts par katastrofālu defekts. Ja tukšumā uzkrājas mitrums, standarta reflow lodēšanas krāsns siltums pārvērš šo mitrumu tvaikā, burtiski izpūšot komponentu no iekšpuses (pazīstams kā “popkorna efekts”).
Lai to novērstu, saskarne starp aizsargplastmasu un metāla svina rāmi jābūt ķīmiski izturīgiem. Pareizi substrāta dizains šeit spēlē milzīgu lomu. Inženieri bieži izstrādā bloķējošus fiziskos elementus vai izmanto specializētus ķīmiskās adhēzijas veicinātājus, lai nodrošinātu, ka plastmasa nevainojami satver metālu.
Kādu lomu spēlē vafele pirms singulācijas?
Vēsturiski silīcijs pirms iepakošanas tika sagriezts atsevišķos gabalos. Tomēr, lai maksimāli palielinātu efektivitāti un optimizēt nospiedumu, nozare attīstījās vafele-līmeņa iepakojums. Šajā uzlabotajā metodoloģijā viss apaļais silīcija disks tiek apstrādāts un aizzīmogots vienlaicīgi pirms jebkādas griešanas.
Šajā posmā aizsargmateriāla slānis pārklāj visu nesadalītā diska augšējo virsmu. Tikai pēc tam, kad aizsargslānis ir pilnībā sacietējis, process tiek veikts singulācija sākt. Singulācija ir brutāls mehānisks process lielā, noslēgtā diska sagriešanai tūkstošiem atsevišķu galīgo komponentu.
Šis griešanas process ir ļoti sarežģīts, jo zāģa asmenim vienlaikus ir jāizgriež gan cietais silīcijs, gan abrazīvā silīcija dioksīda pildītā plastmasa. Tam nepieciešami neticami izturīgi un stabili griešanas instrumenti. Tāpat kā mašīnists izmanto specializēto Cietie volframa karbīda stieņi Lai izturētu CNC grīdas abrazīvo nodilumu, kubiņos sagriešanas asmeņiem ir jāiztur liela berze, lai novērstu jaunizveidoto komponentu smalko malu šķelšanos.
Kā tādas sistēmas kā LPKF virza lāzera apstrādi un izgatavošanu?
Kā pieprasījums pēc ekstrēma miniaturizācija aug, tradicionālie mehāniskie griešanas zāģi sasniedz savas absolūtās fiziskās robežas. Kad veidojat viedpulksteņu vai medicīnisko implantu sastāvdaļas, mehāniskais asmens vienkārši ir pārāk biezs un pārāk raupjš. Šeit ir uzlabotas lāzeru sistēmas, piemēram, tās, kuras ir aizsākušas lpkf, iesaistieties, lai mainītu darbplūsmu.
Lāzera apstrāde tagad ir būtiska mūsdienu sastāvdaļa safabricēšana. Tā vietā, lai slīpētu materiālu, lieljaudas lāzeri acumirklī iztvaiko epoksīda veidņu savienojums un silīciju zem tā. Šis tīrais ablācijas process atstāj neticami gludas malas un nodrošina daudz stingrāku atstarpi starp ražošanas līnijas sastāvdaļām.
Šis masīvs progresu nozīmē, ka konstrukcijas var griezt un veidot ar tikai dažu precizitāti µm (mikrometri). Apvienojot progresīvu lāzerablāciju ar tradicionālo litogrāfija, ražotāji var izveidot ļoti sarežģītas, trīsdimensiju iepakojuma formas, kuras bija fiziski neiespējami ražot tikai pirms desmit gadiem.
Kāpēc caurlaides un uzlabotā maršrutēšana ir ļoti svarīgas augsta blīvuma IC?
Mūsdienu procesori nav tikai atsevišķi plakani kvadrāti; tie ir sarežģīti, daudzslāņu datu debesskrāpji. Ievietojot vairāk funkciju vienā vietā, maršrutēšana elektriskie signāli kļūst par monumentālu ģeometrisku izaicinājumu. Lai saglabātu ātrumu un samazinātu enerģijas patēriņu, iekšējiem ceļiem jābūt neticami īsiem.
Lai to panāktu, inženieri izmanto sīkus, vertikāli izurbtus caurumus, ko sauc vias. Šie mikroskopiskie tuneļi ir pārklāti ar a vadošs metāls, parasti cu (varš), lai savienotu dažādus slāņus substrāts vai iekšējo pārdales slānis. The rdl būtībā ir mikroskopiska lielceļu sistēma, kas īpaši smalkos savienojumus uz silīcija matricas novirza uz lielākām lodēšanas lodītēm ārpusē.
Šis augsta blīvuma izkārtojums ir absolūta nepieciešamība mūsdienu skaitļošanai. Dažreiz tradicionālā subtraktīvā kodināšana nevar sasniegt nepieciešamās smalkās līnijas. Šajos gadījumos piedeva ražošanas metodes tiek izmantotas, lai lēnām izveidotu precīzas nepieciešamās vara pēdas.
- Lielāks pin skaits: Sarežģītākām mikroshēmām ir nepieciešams vairāk savienojumu.
- Īsāki signālu ceļi: Vertikālie savienojumi krasi samazina signāla aizkavi.
- Samazināts nospiedums: Slāņojums ļauj izmantot mazākus kopējos ierīces izmērus.
Kādas ir termiskās izplešanās un deformācijas problēmas formēšanas laikā?
Siltums ir galvenais precīzās ražošanas ienaidnieks. Augstas temperatūras cietēšanas fāzē visi materiāli izplešas. Nopietna problēma rodas tāpēc, ka pastāv liela problēma neatbilstība sadaļā termiskā izplešanās likmes starp tīra silīcija presformu, vara svina rāmi un plastmasas apvalku.
Mēs izmērām šo izplešanos, izmantojot koeficients termiskā izplešanās (vai cte). Ja CTE nav rūpīgi līdzsvarots, viss komplekts deformēsies, kad tas atdziest līdz istabas temperatūrai. Tas burtiski paklanās kā kartupeļu čips. Šis deformācija ir murgs dēļu montāžai. Ja sastāvdaļa nav pilnīgi plakana, lodēšanas savienojums laikā neizdosies smt (virsmas montāžas tehnoloģija) piestiprināšanas process.
Lai to apkarotu, inženieri izmanto izsmalcinātus dizaina rīks programmatūra, lai modelētu termiskos spriegumus pirms fiziskas prototips jebkad ir uzbūvēts. Viņi rūpīgi regulē silīcija dioksīda pildvielas saturu epoksīda veidne lai nodrošinātu, ka tā CTE cieši sakrīt ar pamatā esošās padomes CTE. Tas ir smalks ķīmijas un fizikas līdzsvarošanas akts.
Standarta iepakošanas metodes ir pilnīgi neatbilstošas ārkārtējām prasībām 5g sakaru un uzlabotas radaru sistēmas. Šajās īpaši augstajās frekvencēs pats fiziskais korpuss var nopietni traucēt radiosignālus. Mums nerimstoši jātiecas uzlabota veiktspēja izmantojot specializētus materiālus.
Par a augstas frekvences sensors vai antena, elektriskās īpašības no formēšanas maisījums tiek rūpīgi pārbaudīti. Ja materiāls absorbē pārāk daudz elektromagnētiskās enerģijas, signāls nomirst. Tāpēc specializēti zemu zudumu sveķi ir īpaši izstrādāti, lai ļautu šiem ātrgaitas signāliem iziet cauri bez degradācijas.
Turklāt mēs redzam pieaugumu uzlabots ic arhitektūra. Tādi jēdzieni kā neviendabīgs integrācija un iepakojums uz iepakojuma ļauj vertikāli novietot dažādus specializētus komponentus, piemēram, atmiņu un apstrādes loģiku. Tas saglabā signāla ceļus neticami īsus, krasi uzlabojot kopējo elektriskie un termiskie rādītāji. Ja ir svarīga precizitāte, izmantojiet augstas kvalitātes instrumentus, piemēram, aTrīskāršu asmeņu (3 flautu) gala frēze nodrošina, ka testa armatūra, kas tur šīs ātrgaitas ierīces, ir pilnīgi plakana un patiesa.
Vai cieta polimēra termoreaktīvs materiāls tiešām var novērst koroziju un defektus?
Pilnīgi noteikti. Primārā aizsardzība pret fiziskās pasaules skarbajām realitātēm ir tās integritāte polimērs apvalks. Neatkarīgi no tā, vai tas ir vienkāršs diskrēts jaudas tranzistors vai ļoti sarežģīts četrvietīgs dzīvoklis bez svina (qfn) mikrokontrolleris, galvenais mērķis ir bez mitruma iekļūšanas. Ūdens tvaiki ir galvenais iekšējo orgānu cēlonis korozija un priekšlaicīga atteice izvietotajā elektronikā.
Lai sasniegtu šo ideālo blīvējumu liela apjoma ražošana, ražotāji izvēlas dažādas metodes, pamatojoties uz stingrām pieteikuma prasības. Šķidrā formēšana var izmantot neticami trausliem, plāniem mezgliem, kur zems iesmidzināšanas spiediens ir obligāts, lai novērstu stieples slaucīšanu. Un otrādi, ciets saspiešana liešana bieži dod priekšroku lieliem, plakaniem paneļiem, jo tas nodrošina izcilu viendabīgumu un augstu caurlaidspēju.
Katrs solis projektēšana un ražošana fāze prasa stingru metodoloģija. Vienmēr ir a kompromiss starp izmaksām, ātrumu un absolūtu uzticamību. Tomēr, pieprasot stingru materiālu kontroli un izmantošanu inovatīvus risinājumus, nozare katru gadu turpina ražot miljardiem nevainojamu ierīču. The piemērotība no materiāliem izmanto ic izgatavošana galu galā nosaka tās tehnoloģijas kalpošanas ilgumu, uz kuru mēs paļaujamies ikdienā.
Kopsavilkums par galvenajiem piedāvājumiem:
- The ic iepakojums nodrošina svarīgu fizisko aizsardzību un būtisku elektrisko maršrutēšanu trauslajam silīcijam.
- Epoksīda veidņu savienojums darbojas kā primārā aizsardzība pret mitrumu, triecieniem un iekšējiem korozija.
- Papildu iepakošanas procesi prasa senatnīgu savienot integritāte, lai nodrošinātu stipru elektriskās īpašības.
- Pārvaldot termiskā izplešanās (cte) ir ļoti svarīgi novērst deformācija un nodrošināt perfektu smt dēļu montāža.
- Tiekšanās pēc augstas veiktspējas iekšā 5g lietojumprogrammas pilnībā balstās uz gan optimizāciju iepakojuma dizains un konkrētais liešana ķīmija.
- Veiksmīgi montāža un testēšana ir atkarīgs no precīzijas instrumentiem, stingras šķidruma dinamikas kontroles un uzlabotas ic tehnoloģija.
- No tradicionālās flip chip dizainu līdz mūsdienīgam neviendabīgs kraušana, daudzpusība no paketes veiktspēja virza visu tehnoloģiju nozari uz priekšu.
- A pusvadītājs nevar darboties reālajā pasaulē bez perfekti konstruētas, termiski stabilas plastmasas mājoklis.
