Вие трошите илјадници часови и милиони долари за дизајнирање на беспрекорна силиконска архитектура, но ако физичкото куќиште не успее, целата компонента е безвредна. Бариерата помеѓу функционалниот електронски мозок и парче исфрлен силикон е инкапсулацијата. Овој сеопфатен водич го разложува сложениот свет на модерното електронско пакување. Вреди да се прочита бидејќи разбирањето на специфичните материјали, топлинската динамика и механичките напрегања вклучени во заштитата на силициумот драстично ќе ги подобрат приносите на вашето производство. Без разлика дали управувате со лента за склопување со голем обем или набавувате прецизни алатки за да ги обработувате самите калапи, совладувањето на овие основни концепти ќе ви заштеди време, ќе го намали скапиот отпад и ќе ви даде огромна конкурентна предност на пазарот.
Што е IC пакет и зошто инкапсулацијата е важна во индустријата за полупроводници?
Во неговото јадро, ан иц пакет е заштитниот оклоп што опкружува кревко парче силикон. Без овој витален заштитен слој, голи чип веднаш би подлегнал на опасностите од околината како влага, прашина и физичко влијание. Примарната цел на инкапсулација е целосно да ги запечати деликатните внатрешни структури од надворешниот свет. Ова гарантира дека компонентата ќе функционира сигурно со години, без разлика дали е инсталирана во серверска соба контролирана со клима или под хаубата на вибрирачки автомобил.
Во глобалната полупроводничка индустрија, физичкото домување служи и како критичен мост. Ги трансформира микроскопските точки за поврзување на силиконот во поголем, стандардизиран отпечаток што всушност може да се залемени на PCB (печатено коло). Ова значи избраниот тип на пакет директно диктира како компонентата се интегрира во финалниот производ. Лошо избраното куќиште може да доведе до прегревање, деградација на сигналот или механички дефект за време на стандардната работа.
На технологија на производство зад овој процес стои запрепастувачки. Земаме нешто кревко како лушпа од јајце и го обвиткуваме во синтетички материјали цврсти како карпи. Денес, најчестите компоненти што ги гледате на табла се површинска монтажа уреди. Без разлика дали се занимаваат со едноставна smd компонента или комплексен повеќејадрен процесор, важи истиот принцип: надворешната обвивка мора да биде апсолутно совршена.
Како процесите на пакување го штитат деликатниот чип од оштетување?
Патувањето од голо парче силикон до готов производ што може да се монтира е многу сложено. Модерното процес на производство користи различни софистицирани техники за да се обезбеди апсолутна сигурност. Еден од најкритичните процеси на пакување вклучува воспоставување на електричните врски пред да се случи конечното запечатување. На пример, напредно склопување на флип-чип, активната област на силиконот е превртена наопаку. Директно се поврзува со основната структура користејќи ситни метални испакнатини.
Овој специфичен флип чип пристапот драстично го намалува растојанието што мора да го помине електричниот сигнал. Обезбедува одлични електрични перформанси. Сепак, овие микроскопски лемење испакнатините бараат огромна заштита. Откако на меѓусебно поврзување е успешно направен, целиот склоп мора безбедно да се заклучи на своето место. Заштитниот материјал тече околу овие ситни споеви, обезбедувајќи цврста механичка поддршка и спречувајќи ги да пукаат под стрес.
Постигнувањето на ова ниво на прецизност бара неверојатно точни физички алатки. Металните калапи што се користат за обликување на конечната заштитна обвивка мора да бидат обработени до строги толеранции. Кога ги изработуваат овие тешки челични калапи, производителите на алати се потпираат на високи перформансиВежби со карбид за чисто сечење на каналите за ладење и портите за инјектори без да се оставаат бруси што би можеле да го нарушат протокот на течност на заштитната пластика.
Што е соединение со епоксидна мувла и зошто е широко користен?
Кога зборуваме за црно пластично тело на стандарден микрочип, речиси секогаш зборуваме за еден епоксидна мувла. Овој материјал е специјализиран термосет пластика. За разлика од секојдневната пластика која може да се стопи и да се преобликува, термосетот се подложува на неповратна хемиска реакција кога се загрева. Откако ќе се излечи, формира неверојатно тврда, издржлива и трајна обвивка.
Ан соединение за епоксидна мувла (најчесто се нарекува емц) во суштина е силно конструиран хемиски коктел. Се состои од основна епоксидна смола, средства за стврднување и огромни количини силика филер. Силиката е клучна бидејќи значително ја намалува стапката на експанзија на материјалот кога е изложен на топлина. Овие emcs претставуваат апсолутен столб на модерната пластика куќиште на компонентата. На употребените материјали мора да поседува и одлични диелектрик својства, осигурувајќи дека тие дејствуваат како совршени електрични изолатори за да спречат внатрешни кратки споеви.
„Конзистентноста на вашата калапи материјалот директно ја диктира конзистентноста на вашиот финален производ. Во производството со високи влогови, предвидливоста е профитабилност“.
Како се поврзува соединението за обликување со подлогата и меѓусебно се поврзува?
За време на вистинската фаза на инјектирање, топла, вискозна калапи соединение е принуден во челична празнина под огромен притисок. Мора непречено да тече над деликатниот силикон и под него супстрат. Ова е насилен процес. Ако динамиката на течноста не е совршено контролирана, брзата течност може буквално да ги однесе ситните златни жици што го формираат меѓусебно поврзување.
Понатаму, течноста мора целосно да го наполни секој микроскоп празнина во рамките на калапот. Секој заробен воздух создава празнина. Една празнина се смета за катастрофална дефект. Ако влагата се акумулира во празнина, топлината на стандардната рерна за лемење ќе ја претвори таа влага во пареа, буквално раздвојувајќи ја компонентата одвнатре (позната како „ефект на пуканки“).
За да се спречи ова, на интерфејс помеѓу заштитната пластика и металната оловна рамка мора да биде хемиски робусна. Правилно дизајн на подлогата игра огромна улога овде. Инженерите често дизајнираат испреплетени физички карактеристики или применуваат специјализирани хемиски промотери за адхезија за да обезбедат пластиката беспрекорно да го зафати металот.
Каква улога игра нафората пред сингулација?
Историски гледано, силиконот бил исечен на поединечни парчиња пред да биде спакуван. Меѓутоа, за да се зголеми ефикасноста и оптимизираат стапалото, индустријата се разви нафора-пакување на ниво. Во оваа напредна методологија, целиот кружен силиконски диск се обработува и се запечатува истовремено пред да се изврши какво било сечење.
За време на оваа фаза, слој од заштитен материјал ја покрива целата горна површина на нескршениот диск. Само откако заштитниот слој целосно ќе се залечи, процесот на сингулација започне. Сингулацијата е брутален механички процес на сечење на големиот, запечатен диск на илјадници поединечни, завршни компоненти.
Овој процес на сечење е познат како тежок бидејќи сечилото на пилата мора истовремено да ги пресече и тврдиот силициум и абразивната пластика исполнета со силициум диоксид. Потребни се неверојатно цврсти и стабилни алатки за сечење. Исто како што машинер користи специјализирани Цврсти прачки од волфрам карбид за да се издржи абразивното абење на CNC подот, ножевите за коцки мора да издржат екстремно триење за да се спречи чипнување на деликатните рабови на новоформираните компоненти.
Како напредуваат системи како LPKF со ласерска обработка и изработка?
Како побарувачката за екстремни минијатуризација расте, традиционалните механички пили за сечење ги достигнуваат своите апсолутни физички граници. Кога градите компоненти за паметни часовници или медицински импланти, механичкото сечило е едноставно премногу дебело и премногу грубо. Ова е местото каде што напредните ласерски системи, како оние што беа пионерски лпкф, влезете за да го револуционизирате работниот тек.
Ласерска обработка сега е фундаментален дел од модерната изработка. Наместо мелење низ материјалот, ласерите со голема моќност веднаш го испаруваат соединение за епоксидна мувла и силиконот под него. Овој чист процес на аблација остава неверојатно мазни рабови и овозможува многу потесно растојание помеѓу компонентите на производната линија.
Овој масивен напредување значи дека структурите може да се сечат и обликуваат со прецизност од само неколку µm (микрометри). Со комбинирање на напредна ласерска аблација со традиционална литографија, производителите можат да создадат многу сложени, тродимензионални облици на пакувања кои беа физички невозможно да се произведат пред само една деценија.
Зошто виите и напредното рутирање се клучни за ИЦ со висока густина?
Современите процесори не се само единечни рамни квадрати; тие се сложени, повеќеслојни облакодери на податоци. Како што спакуваме повеќе функции во еден простор, на рутирање на електричните сигнали станува монументален геометриски предизвик. Внатрешните патишта мора да бидат неверојатно кратки за да се одржи брзината и да се намали потрошувачката на енергија.
За да се постигне ова, инженерите користат ситни, вертикално издупчени дупки наречени преку. Овие микроскопски тунели се обложени со а проводен метал, обично cu (бакар), за поврзување на различните слоеви на супстрат или внатрешниот слој за прераспределба. На rdl во суштина е микроскопски автопатски систем кој ги пренасочува ултра фините врски на силиконската матрица до поголемите топчиња за лемење на надворешноста.
Ова со висока густина распоредот е апсолутна неопходност за модерните компјутери. Понекогаш, традиционалното субтрактивно офорт не може да ги постигне потребните фини линии. Во овие случаи, адитив се користат производствени техники за полека да се изградат потребните бакарни траги.
- Поголем број на пинови: Покомплексните чипови бараат повеќе врски.
- Пократки патеки на сигналот: Вертикалните врски драстично го намалуваат доцнењето на сигналот.
- Намален отпечаток: Слојот овозможува помали вкупни големини на уредите.
Кои се предизвиците со термичката експанзија и искривување за време на обликувањето?
Топлината е крајниот непријател на прецизното производство. За време на фазата на стврднување на висока температура, сите материјали се шират. Тешкиот проблем се јавува затоа што има масовно неусогласеност во термичка експанзија стапки помеѓу чистиот силиконски матрица, бакарната оловна рамка и пластичната обвивка.
Ние го мериме ова проширување користејќи го коефициент на термичка експанзија (или cte). Ако CTE не е внимателно избалансиран, целиот склоп ќе се искриви додека се лади на собна температура. Буквално се поклонува како чипс. Ова искривување е кошмар за склопување на табла. Ако компонентата не е совршено рамна, на спој за лемење ќе пропадне во текот на smt (технологија на површинска монтажа) процес на прицврстување.
За борба против ова, инженерите користат софистицирани алатка за дизајн софтвер за симулирање на термички напрегања пред физички прототип некогаш се гради. Тие внимателно ја прилагодуваат содржината на силика за полнење во епоксидна мувла за да се осигура дека неговиот CTE тесно се совпаѓа со онаа на основната табла. Тоа е деликатен чин на балансирање на хемијата и физиката.
Стандардните техники на пакување се целосно несоодветни за екстремните барања на 5гр комуникациски и напредни радарски системи. На овие ултра високи фреквенции, самото физичко куќиште може сериозно да пречи на радио сигналите. Мораме немилосрдно да продолжиме подобрени перформанси со користење на специјализирани материјали.
За а висока фреквенција сензор или антена, на електрични својства на калапи соединение се под лупа. Ако материјалот апсорбира премногу електромагнетна енергија, сигналот умира. Затоа, специјализираните смоли со ниска загуба се формулирани специјално за да им дозволат на овие сигнали со голема брзина да минуваат без да се распаѓаат.
Понатаму, го гледаме подемот на напредна иц архитектура. Концепти како хетерогени интеграција и пакет-на-пакет Дозволете различни специјализирани компоненти - како меморијата и логиката за обработка - да се наредат вертикално. Ова ги одржува сигналните патеки неверојатно кратки, што драстично го подобрува целокупното електрични и термички перформанси. Кога прецизноста е важна, се користи висококвалитетна алатка како што еКрајна мелница со тројно сечило (3-флејта). осигурува дека тестните тела што ги држат овие уреди со голема брзина се совршено рамни и вистинити.
Дали цврстиот полимерски терморегулатор навистина може да спречи корозија и дефекти?
Апсолутно. Примарната одбрана од суровата реалност на физичкиот свет е интегритетот на полимер школка. Без разлика дали тоа е едноставно дискретни енергетски транзистор или многу сложен четири рамен без олово (qfn) микроконтролер, крајната цел е нула навлегување на влага. Водената пареа е водечка причина за внатрешни корозија и предвремен дефект во распоредената електроника.
За да се постигне овој совршен печат во производство со голем обем, производителите избираат различни методи врз основа на строгите барања за апликација. Течно обликување може да се користи за неверојатно деликатни, тенки склопови каде нискиот притисок на вбризгување е задолжителен за да се спречи бришење на жица. Спротивно на тоа, солидна компресија калапи често се претпочита за големи, рамни панели бидејќи обезбедува одлична униформност и висока пропусност.
Секој чекор во дизајн и производство фаза бара строг методологија. Секогаш постои а компромис помеѓу цена, брзина и апсолутна сигурност. Меѓутоа, со барање строги контроли на материјалот и искористување иновативни решенија, индустријата продолжува да произведува милијарди беспрекорни уреди секоја година. На соодветноста на материјалите се користи во иц изработката на крајот го одредува животниот век на технологијата на која се потпираме секојдневно.
Резиме на клучните работи:
- На иц пакет обезбедува витална физичка заштита и суштинско електрично насочување за кревкиот силикон.
- Соединение со епоксидна мувла делува како примарна одбрана од влага, шок и внатрешно корозија.
- Напредно процеси на пакување бараат недопрена меѓусебно поврзување интегритет за да се обезбеди силна електрични својства.
- Управување со термичка експанзија (cte) е критично да се спречи искривување и да се обезбеди совршена smt монтажа на табла.
- Извршувањето на со високи перформанси во 5гр апликациите целосно се потпираат на оптимизирање на двете дизајн на пакетот и специфичниот калапи хемијата.
- Успешно склопување и тестирање зависи од прецизноста на алатките, строгата динамичка контрола на течностите и напредната IC технологија.
- Од традиционалните флип чип дизајни до модерни хетерогени редење, на разноврсност на перформанси на пакетот ја движи целата технолошка индустрија напред.
- А полупроводник не може да функционира во реалниот свет без совршено конструиран, термички стабилен пластика домување.
