Ambalare chipsuri

Carcasa utilizată pentru instalarea cipului de circuit integrat cu semiconductor joacă rolul de a plasa, fixa, etanșează, protejează cip și sporește performanța electrotermică și este, de asemenea, o punte pentru a comunica lumea internă a cipului cu circuitul extern - contactele pe cip sunt conectate la carcasa ambalajului cu fire Pe pini, acești pini sunt conectați la alte dispozitive prin firele de pe placa imprimată. Prin urmare, ambalajul joacă un rol important pentru procesoare și alte circuite integrate LSI.

De când Intel Corporation a proiectat și fabricat cipuri cu microprocesoare de 4-biți în 1971, în ultimii 20 de ani, procesoarele s-au dezvoltat de la Intel 4004, 80286, 80386, 80486 la Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, de la 4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit s-a dezvoltat în 64-bit; frecvența principală s-a dezvoltat de la MHz la GHz de astăzi; numărul de tranzistori integrati în cipul CPU a crescut de la peste 2,000 la peste 10 milioane; scara tehnologiei de fabricare a semiconductoarelor s-a schimbat de la SSI, MSI, LSI, VLSI (IC la scară foarte mare) la ULSI. Pinii de intrare/ieșire (I/O) ai pachetului cresc treptat de la zeci la sute și pot ajunge chiar la 2000. Totul este o schimbare radicală.

Circuite integrate utilizate în mod obișnuit

Circuite integrate utilizate în mod obișnuit

Toată lumea este deja familiarizată cu CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... Cred că puteți enumera o listă lungă ca câteva. Dar când vine vorba de ambalarea CPU-urilor și a altor circuite integrate la scară largă, nu mulți oameni știu asta. Așa-numitul pachet se referă la carcasa folosită pentru a instala cipul circuitului integrat semiconductor. Nu numai că joacă rolul de a plasa, de a fixa, de a sigila, de a proteja cip și de a spori conductibilitatea termică, dar servește și ca o punte între lumea internă a cipului și circuitul extern - contactul pe cip. Firele sunt conectate la pini de pe carcasa pachetului, iar acești pini sunt conectați la alte dispozitive prin fire de pe placa de circuit imprimat. Prin urmare, ambalarea joacă un rol important pentru procesoare și alte circuite integrate LSI (Large Scalc Integrat~on), iar apariția unei noi generații de procesoare este adesea însoțită de utilizarea de noi forme de ambalare. Tehnologia de ambalare a cipurilor a trecut prin mai multe generații de schimbări, de la DIP, QFP, PGA, BGA, la CSP și apoi la MCM, indicatorii tehnici sunt din ce în ce mai avansați de la generație la generație, inclusiv raportul dintre suprafața cipului și suprafața pachetului este apropiindu-se de 1, aplicabil Frecvența este din ce în ce mai mare, iar rezistența la temperatură este din ce în ce mai bună. Număr crescut de pini, pas redus de pini, greutate redusă, fiabilitate îmbunătățită.

Încapsularea componentelor

Pachetul PQFP (Plastic Quad Flat Package) are o distanță foarte mică între pinii cipului, iar pinii sunt foarte subțiri. În general, circuitele integrate la scară mare sau ultra-mari adoptă această formă de pachet, iar numărul de pini este în general mai mare de 100. Cipurile ambalate în această formă trebuie să utilizeze SMD (Surface Mount Device Technology) pentru a lipi cipul pe placa de bază. Cipurile instalate de SMD nu trebuie să facă găuri pe placa de bază și, în general, au îmbinări de lipire proiectate pentru pinii corespunzători de pe suprafața plăcii de bază. Aliniați pinii cipului cu îmbinările de lipire corespunzătoare și apoi se poate realiza lipirea cu placa principală. Chipsurile lipite în acest fel sunt greu de demontat fără unelte speciale.

Chipsurile ambalate în metoda PFP (Plastic Flat Package) sunt practic aceleași cu metoda PQFP. Singura diferență este că PQFP este în general pătrat, în timp ce PFP poate fi fie pătrat, fie dreptunghiular.

Caracteristici:

1. Este potrivit pentru tehnologia de montare pe suprafață SMD pentru a fi instalată și conectată pe plăcile de circuite PCB.

2. Potrivit pentru utilizarea de înaltă frecvență. ⒊Ușor de operat și fiabilitate ridicată.

4. Raportul dintre suprafața chipului și suprafața pachetului este mic.

80286, 80386 și unele plăci de bază 486 din procesoarele din seria Intel folosesc acest pachet.

Pentru lipire sau dezlipire SMD, PQFP și PFP etc.:

BGA Ball Grid Array

Odată cu dezvoltarea tehnologiei circuitelor integrate, cerințele de ambalare pentru circuitele integrate sunt mai stricte. Acest lucru se datorează faptului că tehnologia de ambalare este legată de funcționalitatea produsului. Când frecvența IC-ului depășește 100MHz, metoda tradițională de ambalare poate produce așa-numitul fenomen „CrossTalk (crosstalk)”, iar atunci când numărul de pini ai IC-ului este mai mare de 208 Pin, încapsularea tradițională are dificultățile sale. Prin urmare, pe lângă utilizarea ambalajului PQFP, majoritatea cipurilor de astăzi cu număr mare de pini (cum ar fi cipurile grafice și seturile de cipuri etc.) au apelat la tehnologia de ambalare BGA (Ball Grid Array Package). De îndată ce a apărut BGA, a devenit cea mai bună alegere pentru pachetele multi-pin de înaltă densitate, de înaltă performanță, cum ar fi procesoarele și cipurile South/North bridge pe plăcile de bază.

Tehnologia de ambalare BGA poate fi împărțită în cinci categorii

1. Substrat PBGA (BGA din plastic): în general, o placă multistrat compusă din 2-4 straturi de materiale organice. Printre procesoarele din seria Intel, procesoarele Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ folosesc toate acest pachet.

2. Substrat CBGA (CeramicBGA): adică un substrat ceramic. Conexiunea electrică dintre cip și substrat este de obicei instalată prin flip chip (FlipChip, FC pe scurt). Printre procesoarele din seria Intel, procesoarele Pentium I, II și Pentium Pro au folosit toate acest pachet.

⒊Sustrat FCBGA (FilpChipBGA): substrat dur multistrat.

Substrat ⒋TBGA (TapeBGA): substratul este o placă de circuit PCB cu strat moale 1-2 sub formă de bandă.

5. Substratul CDPBGA (Carity Down PBGA): se referă la zona cipului (cunoscută și sub numele de zona cavității) cu o depresiune pătrată în centrul pachetului.

Caracteristici:

1. Deși numărul de pini I/O a crescut, distanța dintre pini este mult mai mare decât cea a metodei de ambalare QFP, ceea ce îmbunătățește randamentul.

2. Deși consumul de energie al BGA crește, performanța electrotermală poate fi îmbunătățită datorită utilizării sudării așchiilor de colaps controlat.

⒊ Întârzierea transmisiei semnalului este mică, iar frecvența de adaptare este mult îmbunătățită.

4. Sudarea coplanară poate fi utilizată pentru asamblare, iar fiabilitatea este mult îmbunătățită.

După mai bine de zece ani de dezvoltare, metoda de ambalare BGA a intrat în faza practică. În 1987, celebra companie Citizen a început să dezvolte cipuri (adică BGA) ambalate în matrice de bile de plastic. Apoi, companii precum Motorola și Compaq s-au alăturat și ele în rândurile dezvoltării BGA. În 1993, Motorola a preluat conducerea în aplicarea BGA la telefoanele mobile. În același an, Compaq a aplicat-o și pe stații de lucru și PC-uri. Până în urmă cu cinci sau șase ani, Intel Corporation a început să folosească BGA în procesoarele computerelor (adică Pentium II, Pentium III, Pentium IV etc.) și chipset-uri (cum ar fi i850), care au jucat un rol în stimularea extinderii câmpurilor de aplicații BGA. . BGA a devenit o tehnologie de ambalare IC extrem de populară. Dimensiunea pieței sale globale a fost de 1,2 miliarde de bucăți în 2000. Se estimează că cererea de pe piață în 2005 va crește cu peste 70% față de anul 2000.

Dimensiunea cipului CSP

Odată cu cererea globală de produse electronice personalizate și ușoare, tehnologia de ambalare a avansat la CSP (Chip Size Package). Reduce dimensiunea conturului pachetului de cip, astfel încât dimensiunea pachetului poate fi la fel de mare ca dimensiunea cipului gol. Adică, lungimea laterală a IC-ului ambalat nu este mai mare de 1,2 ori mai mare decât a cipului, iar aria IC este de numai 1,4 ori mai mare decât matrița.

Ambalajul CSP poate fi împărțit în patru categorii

⒈Tip de cadru de plumb (forma tradițională de cadru de plumb), producătorii reprezentativi includ Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar și așa mai departe.

2. Rigid Interposer Type (tip hard interposer), producătorii reprezentativi includ Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic și așa mai departe.

⒊Flexible Interposer Type (tip soft interposer), dintre care cel mai faimos este microBGA de la Tessera, iar sim-BGA de la CTS utilizează, de asemenea, același principiu. Alți producători reprezentați includ General Electric (GE) și NEC.

⒋Pachet de nivel de napolitană (pachet de dimensiunea napolitanelor): Spre deosebire de metoda tradițională de ambalare cu un singur cip, WLCSP este de a tăia întreaga napolitană în cipuri individuale. Pretinde a fi viitorul curent principal al tehnologiei de ambalare și a fost investit în cercetare și dezvoltare. Inclusiv FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics etc.

Caracteristici:

1. Îndeplinește nevoile tot mai mari de pini I/O pentru cip.

2. Raportul dintre suprafața chipului și suprafața pachetului este foarte mic.

⒊ scurtează foarte mult timpul de întârziere.

Ambalajul CSP este potrivit pentru circuitele integrate cu un număr mic de pini, cum ar fi stick-uri de memorie și produse electronice portabile. În viitor, va fi utilizat pe scară largă în aparate de informare (IA), TV digitală (DTV), e-book (E-Book), rețea wireless WLAN/GigabitEthemet, cip ADSL/telefon mobil, Bluetooth (Bluetooth) și alte în curs de dezvoltare. produse.

Și lipirea și deslipirea BGA, CSP, TBGA și PBGA: