Balenie chipsov

Plášť použitý na inštaláciu čipu polovodičového integrovaného obvodu hrá úlohu umiestnenia, upevnenia, utesnenia, ochrany čipu a zvýšenia elektrotepelného výkonu a je tiež mostom na komunikáciu vnútorného sveta čipu s vonkajším obvodom - kontaktmi. na čipe sú spojené s obalom pomocou vodičov Na kolíkoch sú tieto kolíky spojené s inými zariadeniami cez vodiče na doske plošných spojov. Preto balenie hrá dôležitú úlohu pre CPU a ďalšie integrované obvody LSI.

Odkedy spoločnosť Intel Corporation navrhla a vyrobila 4-bitové mikroprocesorové čipy v roku 1971, za posledných 20 rokov sa CPU vyvinuli z Intel 4004, 80286, 80386, 80486 na Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, od 4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit sa vyvinul na 64-bit; hlavná frekvencia sa vyvinula z MHz na dnešný GHz; počet tranzistorov integrovaných v čipe CPU vyskočil z viac ako 2000 na viac ako 10 miliónov; rozsah technológie výroby polovodičov sa zmenil z SSI, MSI, LSI, VLSI (veľmi veľké IC) na ULSI. Vstupno/výstupné (I/O) piny balíka sa postupne zväčšujú z desiatok na stovky a môžu dokonca dosiahnuť 2 000. Všetko je to veľká zmena.

Bežne používané integrované obvody

Bežne používané integrované obvody

Každý už pozná CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... Verím, že by ste mohli vymenovať dlhý zoznam. Ale pokiaľ ide o balenie CPU a iných rozsiahlych integrovaných obvodov, málokto to pozná. Takzvaný balík označuje plášť, ktorý sa používa na inštaláciu čipu polovodičového integrovaného obvodu. Neplní len úlohu umiestnenia, upevnenia, tesnenia, ochrany čipu a zvýšenia tepelnej vodivosti, ale slúži aj ako most medzi vnútorným svetom čipu a vonkajším obvodom – kontaktom na čipe. Vodiče sú pripojené ku kolíkom na obale a tieto kolíky sú pripojené k iným zariadeniam pomocou vodičov na doske s plošnými spojmi. Preto balenie hrá dôležitú úlohu pre CPU a ďalšie integrované obvody LSI (Large Scalc Integrat~on) a vznik novej generácie CPU je často sprevádzaný používaním nových foriem balenia. Technológia balenia čipov prešla niekoľkými generáciami zmien, od DIP, QFP, PGA, BGA, po CSP a potom až po MCM, technické ukazovatele sú z generácie na generáciu stále vyspelejšie, vrátane pomeru plochy čipu k ploche obalu je blíži sa k 1, použiteľné Frekvencia je stále vyššia a vyššia a teplotná odolnosť je stále lepšia a lepšia. Zvýšený počet kolíkov, znížený rozstup kolíkov, znížená hmotnosť, lepšia spoľahlivosť.

Zapuzdrenie komponentov

Balenie PQFP (Plastic Quad Flat Package) má veľmi malú vzdialenosť medzi kolíkmi čipu a kolíky sú veľmi tenké. Vo všeobecnosti veľké alebo ultra veľké integrované obvody prijímajú túto formu balenia a počet kolíkov je vo všeobecnosti viac ako 100. Čipy zabalené v tejto forme musia používať technológiu SMD (Surface Mount Device Technology) na prispájkovanie čipu k základnej doske. Čipy inštalované pomocou SMD nepotrebujú dierovať otvory na základnej doske a vo všeobecnosti majú navrhnuté spájkovacie spoje pre zodpovedajúce kolíky na povrchu základnej dosky. Zarovnajte kolíky čipu s príslušnými spájkovanými spojmi a potom je možné realizovať spájkovanie so základnou doskou. Takto spájkované čipy sa bez špeciálneho náradia ťažko rozoberajú.

Čipy balené metódou PFP (Plastic Flat Package) sú v podstate rovnaké ako metóda PQFP. Jediný rozdiel je v tom, že PQFP je vo všeobecnosti štvorcový, zatiaľ čo PFP môže byť štvorcový alebo obdĺžnikový.

Vlastnosti:

1. Je vhodný pre technológiu povrchovej montáže SMD na inštaláciu a pripojenie na dosky plošných spojov.

2. Vhodné pre vysokofrekvenčné použitie. ⒊Jednoduchá obsluha a vysoká spoľahlivosť.

4. Pomer medzi plochou čipu a plochou balenia je malý.

Tento balík používajú základné dosky 80286, 80386 a niektoré 486 v procesoroch radu Intel.

Pre SMD, PQFP a PFP atď. spájkovanie alebo odspájkovanie:

BGA Ball Grid Array

S rozvojom technológie integrovaných obvodov sú požiadavky na balenie integrovaných obvodov prísnejšie. Technológia balenia totiž súvisí s funkčnosťou produktu. Keď frekvencia integrovaného obvodu presiahne 100 MHz, tradičný spôsob balenia môže spôsobiť takzvaný fenomén „CrossTalk (crosstalk)“ a keď je počet kolíkov integrovaného obvodu väčší ako 208 kolíkov, tradičné zapuzdrenie má svoje ťažkosti. Väčšina dnešných čipov s vysokým počtom pinov (ako sú grafické čipy a čipsety atď.) sa preto okrem používania PQFP balenia obrátila na technológiu balenia BGA (Ball Grid Array Package). Hneď ako sa BGA objavilo, stalo sa najlepšou voľbou pre vysokohustotné, vysokovýkonné, viackolíkové balíčky, ako sú CPU a čipy južného/severného mostíka na základných doskách.

Baliacu technológiu BGA možno rozdeliť do piatich kategórií

1. Substrát PBGA (Plastic BGA): vo všeobecnosti viacvrstvová doska zložená z 2-4 vrstiev organických materiálov. Spomedzi procesorov radu Intel tento balík využívajú všetky procesory Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ.

2. CBGA (CeramicBGA) substrát: to znamená keramický substrát. Elektrické spojenie medzi čipom a substrátom je zvyčajne inštalované preklápacím čipom (skrátene FlipChip, FC). Medzi procesormi radu Intel tento balík používajú procesory Pentium I, II a Pentium Pro.

⒊FCBGA (FilpChipBGA) substrát: tvrdý viacvrstvový substrát.

⒋ Substrát TBGA (TapeBGA): Substrát je doska plošných spojov s plošnými spojmi s mäkkou vrstvou 1-2 v tvare prúžku.

5. CDPBGA (Carity Down PBGA) substrát: označuje oblasť čipu (známu aj ako oblasť dutiny) so štvorcovou priehlbinou v strede obalu.

Vlastnosti:

1. Aj keď sa počet I/O kolíkov zvýšil, vzdialenosť medzi kolíkmi je oveľa väčšia ako pri metóde balenia QFP, čo zvyšuje výťažnosť.

2. Aj keď sa spotreba energie BGA zvyšuje, elektrotepelný výkon sa môže zlepšiť vďaka použitiu zvárania trieskami s riadeným kolapsom.

⒊ Oneskorenie prenosu signálu je malé a adaptačná frekvencia sa výrazne zlepšila.

4. Na montáž je možné použiť koplanárne zváranie a výrazne sa tým zlepšila spoľahlivosť.

Po viac ako desiatich rokoch vývoja vstúpila metóda balenia BGA do praktickej fázy. V roku 1987 začala slávna spoločnosť Citizen vyvíjať čipy (t. j. BGA) zabalené do plastových guľôčkových mriežkových polí. Potom sa k vývoju BGA pridali aj spoločnosti ako Motorola a Compaq. V roku 1993 sa Motorola ujala vedenia v aplikovaní BGA na mobilné telefóny. V tom istom roku ho Compaq aplikoval aj na pracovné stanice a PC. Ešte pred piatimi alebo šiestimi rokmi spoločnosť Intel Corporation začala používať BGA v počítačových CPU (napr. Pentium II, Pentium III, Pentium IV atď.) a čipových súpravách (ako je i850), ktoré zohrávali úlohu pri rozširovaní aplikačných oblastí BGA. . BGA sa stala mimoriadne populárnou technológiou balenia IC. Jeho celosvetová veľkosť trhu bola v roku 2000 1,2 miliardy kusov. Odhaduje sa, že dopyt na trhu v roku 2005 vzrastie o viac ako 70 percent v porovnaní s rokom 2000.

Veľkosť čipu CSP

S globálnym dopytom po personalizovaných a ľahkých elektronických produktoch sa technológia balenia posunula na CSP (Chip Size Package). Zmenšuje veľkosť obrysu obalu čipu, takže veľkosť obalu môže byť taká veľká ako veľkosť holého čipu. To znamená, že dĺžka strany zabaleného IC nie je väčšia ako 1,2-krát väčšia ako dĺžka čipu a plocha IC je len 1,4-krát väčšia ako matrica.

Obaly CSP možno rozdeliť do štyroch kategórií

⒈Typ oloveného rámu (tradičná forma oloveného rámu), zástupcovia výrobcov zahŕňajú Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar atď.

2. Rigid Interposer Type (pevný interposer typ), medzi zástupcov výrobcov patrí Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic atď.

⒊Flexible Interposer Type (soft interposer type), z ktorých najznámejší je microBGA Tessera a CTS sim-BGA tiež používa rovnaký princíp. Ďalšími zastúpenými výrobcami sú General Electric (GE) a NEC.

⒋Balík na úrovni oblátky (balenie veľkosti oblátky): Na rozdiel od tradičnej metódy balenia jedného čipu, WLCSP je rozrezanie celého plátku na jednotlivé čipy. Tvrdí, že je budúcim hlavným prúdom obalových technológií a investovalo sa do výskumu a vývoja. Vrátane FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics atď.

Vlastnosti:

1. Spĺňa rastúce potreby čipových I/O kolíkov.

2. Pomer medzi plochou čipu a plochou balenia je veľmi malý.

⒊ výrazne skrátite čas oneskorenia.

Obal CSP je vhodný pre integrované obvody s malým počtom kolíkov, ako sú pamäťové kľúče a prenosné elektronické produkty. V budúcnosti bude široko používaný v informačných zariadeniach (IA), digitálnej televízii (DTV), elektronických knihách (E-Book), bezdrôtových sieťach WLAN/GigabitEthemet, čipoch ADSL/mobilných telefónov, Bluetooth (Bluetooth) a ďalších nových Produkty.

A spájkovanie a odspájkovanie BGA, CSP, TBGA a PBGA: