Συσκευασία τσιπ

Το κέλυφος που χρησιμοποιείται για την εγκατάσταση του τσιπ ολοκληρωμένου κυκλώματος ημιαγωγών παίζει το ρόλο της τοποθέτησης, στερέωσης, σφράγισης, προστασίας του τσιπ και ενίσχυσης της ηλεκτροθερμικής απόδοσης και είναι επίσης μια γέφυρα για την επικοινωνία του εσωτερικού κόσμου του τσιπ με το εξωτερικό κύκλωμα - τις επαφές στο τσιπ συνδέονται με το κέλυφος της συσκευασίας με καλώδια Στις καρφίτσες, αυτές οι ακίδες συνδέονται με άλλες συσκευές μέσω των καλωδίων στον τυπωμένο πίνακα. Επομένως, η συσκευασία παίζει σημαντικό ρόλο για τις CPU και άλλα ολοκληρωμένα κυκλώματα LSI.

Από τότε που η Intel Corporation σχεδίασε και κατασκεύασε 4-τσιπ μικροεπεξεργαστή bit το 1971, τα τελευταία 20 χρόνια, οι CPU έχουν αναπτυχθεί από Intel 4004, 80286, 80386, 80486 σε Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, από {{8} bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit έχει εξελιχθεί σε 64-bit; η κύρια συχνότητα έχει αναπτυχθεί από τα MHz στα σημερινά GHz. ο αριθμός των τρανζίστορ που είναι ενσωματωμένα στο τσιπ της CPU έχει αυξηθεί από περισσότερα από 2,000 σε περισσότερα από 10 εκατομμύρια. η κλίμακα της τεχνολογίας κατασκευής ημιαγωγών έχει αλλάξει από SSI, MSI, LSI, VLSI (πολύ μεγάλης κλίμακας IC) σε ULSI. Οι ακίδες εισόδου/εξόδου (I/O) του πακέτου αυξάνονται σταδιακά από δεκάδες σε εκατοντάδες, και μπορεί να φτάσουν ακόμη και τις 2000. Όλα αυτά είναι μια μεγάλη αλλαγή.

Συνηθισμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα

Συνηθισμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα

Όλοι είναι ήδη εξοικειωμένοι με την CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... Πιστεύω ότι μπορείτε να αναφέρετε μια μεγάλη λίστα όπως μερικές. Αλλά όταν πρόκειται για τη συσκευασία των CPU και άλλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων μεγάλης κλίμακας, δεν το γνωρίζουν πολλοί. Το λεγόμενο πακέτο αναφέρεται στο κέλυφος που χρησιμοποιείται για την εγκατάσταση του τσιπ ολοκληρωμένου κυκλώματος ημιαγωγών. Δεν παίζει μόνο το ρόλο της τοποθέτησης, της στερέωσης, της σφράγισης, της προστασίας του τσιπ και της ενίσχυσης της θερμικής αγωγιμότητας, αλλά χρησιμεύει επίσης ως γέφυρα μεταξύ του εσωτερικού κόσμου του τσιπ και του εξωτερικού κυκλώματος - της επαφής στο τσιπ. Τα καλώδια συνδέονται με ακίδες στο περίβλημα της συσκευασίας και αυτές οι ακίδες συνδέονται με άλλες συσκευές μέσω καλωδίων στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Επομένως, η συσκευασία παίζει σημαντικό ρόλο για τις CPU και άλλα ολοκληρωμένα κυκλώματα LSI (Large Scalc Integrat~on) και η εμφάνιση μιας νέας γενιάς CPU συχνά συνοδεύεται από τη χρήση νέων μορφών συσκευασίας. Η τεχνολογία συσκευασίας τσιπ έχει περάσει από πολλές γενιές αλλαγών, από DIP, QFP, PGA, BGA, στο CSP και στη συνέχεια στο MCM, οι τεχνικοί δείκτες προχωρούν όλο και περισσότερο από γενιά σε γενιά, συμπεριλαμβανομένης της αναλογίας της περιοχής των τσιπ προς την περιοχή συσκευασίας. πλησιάζει το 1, ισχύει Η συχνότητα γίνεται όλο και υψηλότερη και η αντίσταση στη θερμοκρασία γίνεται όλο και καλύτερη. Αυξημένο πλήθος ακίδων, μειωμένο βήμα ακίδων, μειωμένο βάρος, βελτιωμένη αξιοπιστία.

Ενθυλάκωση εξαρτημάτων

Η συσκευασία PQFP (Plastic Quad Flat Package) έχει πολύ μικρή απόσταση μεταξύ των ακίδων του τσιπ και οι ακίδες είναι πολύ λεπτές. Γενικά, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας ή εξαιρετικά μεγάλα υιοθετούν αυτήν τη μορφή πακέτου και ο αριθμός των ακίδων είναι γενικά πάνω από 100. Τα τσιπ που συσκευάζονται σε αυτήν τη μορφή πρέπει να χρησιμοποιούν SMD (Τεχνολογία συσκευής επιφανειακής βάσης) για να κολλήσουν το τσιπ στη μητρική πλακέτα. Τα τσιπ που εγκαθίστανται από την SMD δεν χρειάζεται να ανοίγουν τρύπες στη μητρική πλακέτα και γενικά έχουν σχεδιασμένες συγκολλήσεις για τις αντίστοιχες ακίδες στην επιφάνεια της μητρικής πλακέτας. Ευθυγραμμίστε τις ακίδες του τσιπ με τις αντίστοιχες συγκολλήσεις και στη συνέχεια μπορεί να πραγματοποιηθεί η συγκόλληση με την κύρια πλακέτα. Τα τσιπ που συγκολλούνται με αυτόν τον τρόπο είναι δύσκολο να αποσυναρμολογηθούν χωρίς ειδικά εργαλεία.

Τα τσιπ που συσκευάζονται με τη μέθοδο PFP (Plastic Flat Package) είναι βασικά τα ίδια με τη μέθοδο PQFP. Η μόνη διαφορά είναι ότι το PQFP είναι γενικά τετράγωνο, ενώ το PFP μπορεί να είναι είτε τετράγωνο είτε ορθογώνιο.

Χαρακτηριστικά:

1. Είναι κατάλληλο για την τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης SMD για εγκατάσταση και καλωδίωση σε πλακέτες κυκλωμάτων PCB.

2. Κατάλληλο για χρήση υψηλής συχνότητας. ⒊Εύκολο στη λειτουργία και υψηλή αξιοπιστία.

4. Η αναλογία μεταξύ της περιοχής τσιπ και της περιοχής συσκευασίας είναι μικρή.

Οι 80286, 80386 και περίπου 486 μητρικές σε επεξεργαστές της σειράς Intel χρησιμοποιούν αυτό το πακέτο.

Για συγκόλληση ή αποκόλληση SMD, PQFP και PFP κ.λπ.

Συστοιχία πλέγματος μπάλας BGA

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, οι απαιτήσεις συσκευασίας για τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι πιο αυστηρές. Αυτό συμβαίνει επειδή η τεχνολογία συσκευασίας σχετίζεται με τη λειτουργικότητα του προϊόντος. Όταν η συχνότητα του IC υπερβαίνει τα 100 MHz, η παραδοσιακή μέθοδος συσκευασίας μπορεί να προκαλέσει το λεγόμενο φαινόμενο "CrossTalk (crosstalk)" και όταν ο αριθμός των ακίδων του IC είναι μεγαλύτερος από 208 Pin, η παραδοσιακή ενθυλάκωση έχει τις δυσκολίες του. Ως εκ τούτου, εκτός από τη χρήση συσκευασίας PQFP, τα περισσότερα από τα σημερινά τσιπ με υψηλό αριθμό pin (όπως τσιπ γραφικών και chipset, κ.λπ.) έχουν στραφεί στην τεχνολογία συσκευασίας BGA (Ball Grid Array Package). Μόλις εμφανίστηκε το BGA, έγινε η καλύτερη επιλογή για πακέτα πολλαπλών ακίδων υψηλής πυκνότητας, υψηλής απόδοσης, όπως CPU και τσιπ γέφυρας νότιας/βόρειας σε μητρικές πλακέτες.

Η τεχνολογία συσκευασίας BGA μπορεί να χωριστεί σε πέντε κατηγορίες

1. Υπόστρωμα PBGA (Plastic BGA): γενικά μια πολυστρωματική σανίδα που αποτελείται από 2-4 στρώματα οργανικών υλικών. Μεταξύ των CPU της σειράς Intel, οι επεξεργαστές Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ χρησιμοποιούν όλοι αυτό το πακέτο.

2. Υπόστρωμα CBGA (CeramicBGA): δηλαδή κεραμικό υπόστρωμα. Η ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του τσιπ και του υποστρώματος συνήθως εγκαθίσταται με flip chip (FlipChip, FC για συντομία). Μεταξύ των CPU της σειράς Intel, οι επεξεργαστές Pentium I, II και Pentium Pro έχουν χρησιμοποιήσει όλοι αυτό το πακέτο.

⒊Υπόστρωμα FCBGA (FilpChipBGA): σκληρό υπόστρωμα πολλαπλών στρώσεων.

⒋Υπόστρωμα TBGA (TapeBGA): Το υπόστρωμα είναι μια πλακέτα κυκλώματος PCB με μαλακή στρώση 1-2 σε σχήμα λωρίδας.

5. Υπόστρωμα CDPBGA (Carity Down PBGA): αναφέρεται στην περιοχή του τσιπ (γνωστή και ως περιοχή κοιλότητας) με μια τετράγωνη κοιλότητα στο κέντρο της συσκευασίας.

Χαρακτηριστικά:

1. Αν και ο αριθμός των ακίδων I/O έχει αυξηθεί, η απόσταση μεταξύ των ακίδων είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή της μεθόδου συσκευασίας QFP, γεγονός που βελτιώνει την απόδοση.

2. Αν και η κατανάλωση ισχύος του BGA αυξάνεται, η ηλεκτροθερμική απόδοση μπορεί να βελτιωθεί λόγω της χρήσης συγκόλλησης ελεγχόμενης κατάρρευσης τσιπ.

⒊Η καθυστέρηση μετάδοσης σήματος είναι μικρή και η συχνότητα προσαρμογής βελτιώνεται σημαντικά.

4. Η ομοεπίπεδη συγκόλληση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συναρμολόγηση και η αξιοπιστία βελτιώνεται σημαντικά.

Μετά από περισσότερα από δέκα χρόνια ανάπτυξης, η μέθοδος συσκευασίας BGA έχει εισέλθει στο πρακτικό στάδιο. Το 1987, η διάσημη εταιρεία Citizen άρχισε να αναπτύσσει τσιπ (δηλαδή BGA) συσκευασμένα σε συστοιχίες πλέγματος πλαστικών σφαιρών. Στη συνέχεια, εταιρείες όπως η Motorola και η Compaq εντάχθηκαν επίσης στις τάξεις της ανάπτυξης BGA. Το 1993, η Motorola πρωτοστάτησε στην εφαρμογή του BGA στα κινητά τηλέφωνα. Την ίδια χρονιά, η Compaq το εφάρμοσε και σε σταθμούς εργασίας και υπολογιστές. Μέχρι πριν από πέντε ή έξι χρόνια, η Intel Corporation άρχισε να χρησιμοποιεί το BGA σε CPU υπολογιστών (π.χ. Pentium II, Pentium III, Pentium IV, κ.λπ.) και chipsets (όπως το i850), τα οποία έπαιξαν ρόλο στην επέκταση των πεδίων εφαρμογών BGA . Η BGA έχει γίνει μια εξαιρετικά δημοφιλής τεχνολογία συσκευασίας IC. Το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς του ήταν 1,2 δισεκατομμύρια τεμάχια το 2000. Υπολογίζεται ότι η ζήτηση της αγοράς το 2005 θα αυξηθεί περισσότερο από 70 τοις εκατό σε σύγκριση με το 2000.

Μέγεθος τσιπ CSP

Με την παγκόσμια ζήτηση για εξατομικευμένα και ελαφριά ηλεκτρονικά προϊόντα, η τεχνολογία συσκευασίας έχει προχωρήσει στο CSP (Chip Size Package). Μειώνει το μέγεθος του περιγράμματος της συσκευασίας των τσιπ, έτσι ώστε το μέγεθος της συσκευασίας να μπορεί να είναι τόσο μεγάλο όσο το μέγεθος του γυμνού τσιπ. Δηλαδή, το πλευρικό μήκος του συσκευασμένου IC δεν είναι μεγαλύτερο από 1,2 φορές αυτό του τσιπ και η περιοχή του IC είναι μόνο 1,4 φορές μεγαλύτερη από τη μήτρα.

Οι συσκευασίες CSP μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις κατηγορίες

⒈Τύπος πλαισίου μολύβδου (παραδοσιακή μορφή πλαισίου μολύβδου), αντιπροσωπευτικοί κατασκευαστές περιλαμβάνουν Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar και ούτω καθεξής.

2. Rigid Interposer Type (τύπος σκληρού παρεμβολέα), αντιπροσωπευτικοί κατασκευαστές περιλαμβάνουν Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic και ούτω καθεξής.

⒊Εύκαμπτος Τύπος Interposer (τύπος soft interposer), ο πιο διάσημος από τους οποίους είναι το microBGA της Tessera και το sim-BGA της CTS χρησιμοποιεί επίσης την ίδια αρχή. Άλλοι κατασκευαστές που εκπροσωπούνται είναι η General Electric (GE) και η NEC.

⒋Πακέτο επιπέδου γκοφρέτας (πακέτο μεγέθους γκοφρέτας): Διαφορετικό από την παραδοσιακή μέθοδο συσκευασίας με ένα τσιπ, το WLCSP είναι να κόβει ολόκληρη τη γκοφρέτα σε μεμονωμένες μάρκες. Ισχυρίζεται ότι είναι το μελλοντικό mainstream της τεχνολογίας συσκευασίας και έχει επενδυθεί στην έρευνα και την ανάπτυξη. Συμπεριλαμβανομένων των FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics κ.λπ.

Χαρακτηριστικά:

1. Καλύπτει τις αυξανόμενες ανάγκες των ακίδων I/O του chip.

2. Η αναλογία μεταξύ της περιοχής τσιπ και της περιοχής συσκευασίας είναι πολύ μικρή.

⒊ μειώστε πολύ τον χρόνο καθυστέρησης.

Η συσκευασία CSP είναι κατάλληλη για IC με μικρό αριθμό ακίδων, όπως memory sticks και φορητά ηλεκτρονικά προϊόντα. Στο μέλλον, θα χρησιμοποιηθεί ευρέως σε συσκευές πληροφοριών (IA), ψηφιακή τηλεόραση (DTV), e-book (E-Book), ασύρματο δίκτυο WLAN/GigabitEthemet, τσιπ ADSL/κινητού τηλεφώνου, Bluetooth (Bluetooth) και άλλα αναδυόμενα προϊόντα.

Και συγκόλληση και αποκόλληση BGA, CSP, TBGA και PBGA: