IC paketea: gida tekniko osoa

1. Sarrera

Zirkuitu integratuen paketeak interfaze kritiko gisa balio du erdieroaleen matrizeen eta sistema elektronikoen artean. Funtsezko funtzioak betetzen ditu, besteak beste, interkonexio elektrikoa, babes mekanikoa, disipazio termikoa eta ingurumen-babesa. Gailu elektronikoek errendimendu handiagoa, sarrera/irteera dentsitate handiagoa eta kudeaketa termiko hobea eskatzen dutenez, zirkuitu integratuen paketeen teknologiaren garrantzia hazten jarraitzen du.

Gaur egungo industria-joerek —5G komunikazioek, adimen artifizialeko lan-kargek eta gero eta trinkoagoak diren kontsumo-elektronikak bultzatuta— integrazio-maila altuagoetara eta arkitektura sofistikatuagoetara bultzatzen ari dira zirkuitu integratuetako paketeen diseinuak. Gida honek zirkuitu integratuetako paketeen oinarriak, sailkapen-sistemak, materialak, diseinu-kontuan hartu beharrekoak eta fabrikazio-prozesuak aztertzen ditu.

2. Zer da IC pakete bat?

2.1 IC paketearen oinarrizko definizioa

Zirkuitu integratu bat erdieroale-datuak biltzen dituen etxebizitza-egitura da, sistema elektroniko handiagoetan integratzea ahalbidetuz. Paketeak hainbat osagai nagusi ditu: datua (zirkuitu aktiboa duena), bideratze elektrikorako berunezko markoa edo substratua, datuaren eta paketearen arteko interkonexiorako lotura-egiturak (kable-loturak edo koskak) eta babeserako molde-konposatu edo kapsulatzaile bat.

Dieka bera siliziozko osagai funtzionala da, eta zirkuitu integratuaren paketeak txip hauskor hau PCB muntaketarako egokia den unitate sendo eta soldatgarri bihurtzen du . Bereizketa hau funtsezkoa da: paketeak zehazten du nola elkarreragiten duen diekak kanpoko munduarekin.

2.2 IC paketearen funtzio nagusiak

Interkonexio elektrikoa

Zirkuitu integratuek bide elektriko fidagarriak ezartzen dituzte zigiluaren lotura-plaken eta kanpoko sistemaren konexioen artean. Horrek energia-hornidura, lurrerako konexioak eta seinaleen bideratzea barne hartzen ditu. Elkarren arteko konexioaren kalitateak zuzenean eragiten dio seinalearen osotasunari, batez ere abiadura handiko aplikazioetan, non induktantzia eta kapazitantzia parasitoak faktore kritiko bihurtzen diren.

Babes mekanikoa

Erdieroaleen matrizeak berez hauskorrak dira eta kalte mekanikoekiko sentikorrak dira. IC paketeak egiturazko euskarria eskaintzen du, matrizea muntaketa, manipulazioa eta bizitza erabilgarrian zehar estres fisikotik babestuz. Babes hori bibrazioarekiko erresistentziara eta inpaktu xurgara hedatzen da aplikazio zorrotzetan.

Dissipazio termikoa

Zirkuitu aktiboek sortutako beroa modu eraginkorrean eraman behar da dietik urrun errendimendua eta fidagarritasuna mantentzeko. IC paketeen diseinuek bide termikoak dituzte —bero-barrak, bide termikoak eta pad agerianak— PCBra edo kanpoko bero-hustugailuetara beroa transferitzeko errazteko.

Seinaleen Osotasun Laguntza

Maiztasun handiko eta abiadura handiko aplikazioek zirkuitu integratuaren paketearen barruko seinale-bideak arretaz kudeatzea eskatzen dute. Paketearen parasitoak (induktantzia, kapazitantzia, erresistentzia) minimizatu eta kontrolatu behar dira seinalearen kalitatea mantentzeko, diafonia murrizteko eta datu-tasa egokiak onartzeko.

Sistema-mailako integrazioa

Gaur egungo zirkuitu integratuen arkitekturak gero eta gehiago onartzen ditu die anitzeko integrazioa, System-in-Package (SiP), Package-on-Package (PoP) eta 3D pilatze metodoen bidez. Konfigurazio hauek prozesu-nodo eta gailu mota desberdinen integrazio heterogeneoa ahalbidetzen dute pakete bakarrean.

2.3 IC paketeen sailkapen metodoak

Konfigurazio Potentzialaren arabera

Zirkuitu integratu paketeak kanpoko eroaleen antolamenduaren arabera sailkatzen dira: zulo zeharkakoa (DIP), kaio-hegalekoa (QFP, SOP), J-lead (PLCC) eta area-array (BGA, LGA). Konfigurazio bakoitzak konpentsazio desberdinak eskaintzen ditu S/I dentsitateari, PCB bideratzearen konplexutasunari eta fabrikazio-eskakizunei dagokienez.

Interkonexio metodoaren bidez

Trokeletik paketera konexioek beste sailkapen-ardatz bat definitzen dute: kableen lotura (urrezko, kobrezko edo zilarrezko hariak), flip-chip-a (soldadura-kolpeak edo kobrezko zutabeak) eta birbanaketa-geruzatan oinarritutako ikuspegiak (fan-in eta fan-out oblea-mailako ontziratzea). Metodo hauek errendimendu elektrikoan, ezaugarri termikoetan eta kostu-egituran desberdinak dira.

Egitura-dimentsioaren arabera

Dimentsio-sailkapenak 2D (die bakarreko, planarra), 2.5D (siliziozko tartekatzailean oinarritutako) eta 3D (bertikalki pilatutako) IC pakete arkitekturak bereizten ditu. Dimentsio handiagoko ikuspegiek integrazio dentsitate handiagoa ahalbidetzen dute, baina fabrikazio konplexutasun eta diseinu erronka gehigarriak dakartzate.

3. IC pakete mota nagusiak

3.1 Zirkuitu integratu tradizionalen pakete motak

DIP (Lerro Bikoitzeko Paketea)

The Lineako pakete bikoitza Bi zulo-konektore ilara paralelo ditu, plastikozko edo zeramikazko gorputz angeluzuzen batetik hedatzen direnak. DIP paketeak oso ohikoak dira prototipoetan, hezkuntza-aplikazioetan eta osagaiak eskuz txertatzea behar duten sistemetan. Mugen artean, S/I dentsitate txikia eta azalera handia daude, eta horrek dentsitate handiko diseinu modernoetan erabiltzea mugatzen du.

SOP / SOIC / TSOP

Pakete Txikiak (SOP, SOIC, TSOP) DIP kontzeptuaren gainazaleko muntaketa-eboluzioak dira. IC pakete aldaera hauek SMT muntaketa automatizaturako egokiak diren kaio-hegal konektoreak dituzte, zulo zeharkako alternatibek baino plaka-mailako dentsitate handiagoa ahalbidetuz. Profil meheak dituzten TSOP aldaerak ohikoak dira altuera-murrizketak kritikoak diren memoria-aplikazioetan.

QFP (Pakete lau laukoa)

Quad Flat Packages lau aldeetan kableak luzatu, eskuragarri dagoen S/I kopurua nabarmen handituz. QFP paketeek 32tik 300 pinera arteko kableak onartzen dituzte, 0.4 mm-ko pauso finekin. Hala ere, pauso fineko QFP muntaketak kokapen ekipamendu zehatza eta birfluxu prozesu kontrolatuak eskatzen ditu zubi eta hiltze akatsak saihesteko.

3.2 Dentsitate handiko zirkuitu integratuen pakete aldaerak

BGA (Ball Grid Array)

Ball Grid Array paketeak Konexio elektrikorako soldadura-bola multzo bat erabiltzen dute paketearen azpialdean. IC pakete konfigurazio honek I/O dentsitate handiagoa, bola multzoaren bidezko bero-xahuketa hobea eta bide elektriko laburragoak eskaintzen ditu periferiako berundun paketeekin alderatuta. Aldaera ohikoenen artean daude FBGA (fine-pitch), LBGA (low-profile) eta aplikazio espezifikoetarako konfigurazio ugari.

CSP (Chip Scale Package)

Txip Eskalako Paketeek ez dute die-azalera baino handiagoa hartzen, PCB higiezinen kontsumoa minimizatuz. CSP teknologiak ohiko ontziratzeak eta oblea mailako ikuspegiak gainbegiratzen ditu, errendimendu elektriko bikaina eskainiz elementu parasito murriztuekin. Diseinu-mugak honako hauek dira: birbanaketa-gaitasun mugatuak eta potentzia handiko aplikazioetarako kudeaketa termikoaren kontuan hartu beharrekoak.

3.3 IC pakete teknologia aurreratuak

Flip-Chip Packaging

Flip-chip IC paketeek die-a aurpegia behera orientatzen dute, zuzenean substratuari soldadura-kolpeen edo kobrezko zutabeen bidez konektatuz. Ikuspegi honek kable-loturaren induktantzia ezabatzen du, seinale-bidearen luzera murrizten du eta potentzia-banaketa uniformea ​​ahalbidetzen du. Flip-chip-en errendimendu elektriko eta termiko bikainak aukera hobetsia bihurtzen du errendimendu handiko prozesadore, GPU eta RF gailuetarako.

Fan-In vs Fan-Out ontziratzea

Fan-In Wafer Level Packages (WLP) paketeek birbanaketa geruzak matrizearen aztarnaren barruan mugatzen dituzte, S/I kopuru txikiko gailuetarako egokiak. Fan-Out WLP (FOWLP) teknologiak, hala nola eWLB eta InFO, birbanaketa eremua matrizearen perimetrotik haratago zabaltzen dute, S/I dentsitate handiagoa onartuz substratu organikorik gabe. IC pakete ikuspegi hauek bikainak dira forma faktore minimoa behar duten mugikorreko eta maiztasun handiko aplikazioetan.

2.5D eta 3D IC pakete arkitekturak

2.5D IC pakete aurreratuek siliziozko tartekatzaileak erabiltzen dituzte Through-Silicon Vias (TSV) duten hainbat matrize horizontalki elkarri lotzeko. 3D paketeek matrizeak bertikalki pilatzen dituzte TSV konexioekin geruzen artean. Arkitektura hauek Banda Zabalera Handiko Memoria (HBM) integrazioa eta txiplet multzo heterogeneoak ahalbidetzen dituzte, IA azeleragailuentzat eta... errendimendu handiko konputazio aplikazioak.

IC Paketearen Bilakaeraren Laburpena

DIPetik QFP, BGA, flip-chip, fan-out eta 3D arkitekturetarainoko progresioak industriak integrazio dentsitatea handitzeko, errendimendu elektrikoa hobetzeko eta erronka termikoei aurre egiteko egiten dituen etengabeko ahaleginak islatzen ditu. IC paketeen teknologiaren belaunaldi bakoitzak aurreko berrikuntzetan oinarritzen da, aplikazioen eskakizun berrietarako gaitasun berriak sartuz.

4. Zirkuitu integratuen paketeen materialak eta prozesuen egiturak

4.1 Zirkuitu Integratuentzako Substratu Materialak

BT erretxinazko substratuak

Bismaleimida-Triazina (BT) erretxinazko substratuek dimentsio-egonkortasun bikaina, hezetasun xurgapen txikia eta propietate elektriko fidagarriak eskaintzen dituzte. BT oinarritutako zirkuitu integratuen substratuak asko erabiltzen dira gailu mugikorretan, kontsumo-elektronikan eta BGA aplikazio estandarretan, non kostu-errendimendu oreka ezinbestekoa den.

ABF (Ajinomotoren eraikuntza-filma)

ABF teknologiak lerro fin/espazio fin bideratzea ahalbidetzen du, eta hori ezinbestekoa da zirkuitu integratu aurreratuen substratuetarako. ABFren planaritate eta ezaugarri elektriko bikainak errendimendu handiko prozesadoreek behar dituzten dentsitate handiko interkonexioak onartzen dituzte. ABF materialen etengabeko hobekuntzak 10 μm-tik beherako lerro-zabaleraren eskaera gero eta handiagoari erantzuten dio.

Dentsitate handiko interkonexio egiturak

HDI antzeko substratu-arkitekturek mikrobideak, bide itsuak eta bide lurperatuak barneratzen dituzte substratu-lodiera mugatuetan geruza anitzeko bideratzea lortzeko. Egitura hauek milaka seinale-konexio onartzen dituzten IC pakete-diseinu aurreratuetarako beharrezkoa den kableatu-dentsitatea ahalbidetzen dute.

4.2 Elkarkonexio Prozesuak IC Paketean

Hari Lotura

Hari bidezko loturak dira zirkuitu integratuetako paketeen interkonexio metodo nagusia, malgutasunagatik eta kostu-eraginkortasunagatik. Urrezko hari bidezko loturak errendimendu fidagarria eskaintzen du, baina material-kostu handiagoarekin. Kobrezko hari bidezko loturak kostu-aurrezpen nabarmena eta eroankortasun elektriko hobea eskaintzen ditu, nahiz eta prozesu-kontrol zorrotzagoa behar den lotura-zatiak kaltetzea saihesteko.

Txip-iraulketa

Txip-itxurako talka-prozesuak soldadura-aleazioak (normalean SnAgCu) edo kobrezko zutabe-egiturak metatzen ditu die-lotura-plaketan. Talka-tartea pixkanaka 200 μm-tik 50 μm-tik behera igo da zirkuitu integratu aurreratuen aplikazioetan. Betegarri-materialek talka-konexioak estres termomekanikotik babesten dituzte funtzionamenduan zehar.

Birbanaketa Geruza (RDL)

RDL teknologiak die-pad-en kokapenak birbanatzen ditu pakete-mailako interkonexio-eskakizunak asetzeko. IC pakete-diseinu aurreratuetan RDL geruza anitzek bideratze konplexua ahalbidetzen dute dentsitate handiko die-pad-en eta dentsitate txikiagoko plaka-mailako konexioen artean. RDL funtsezkoa da fan-out paketeen ikuspegietarako.

4.3 Kapsulazio-materialak

Moldeen konposatua eta EMC

Epoxi Moldeatzeko Konposatuak (EMC) babes mekanikoa eta ingurumen-zigilatzea eskaintzen die IC paketeei. EMC formulazio modernoek fluxu-ezaugarriak orekatzen dituzte barrunbearen betetze osoa, hezetasun xurgapen txikia eta hedapen termikoko koefiziente parekatuak lortzeko, paketearen tentsioa minimizatzeko.

Betetzeko materialak

Epoxi azpi-betegarriek txip-txiparen eta substratuen arteko hutsunea betetzen dute, tentsio termomekanikoa substratu-txiparen interfaze osoan banatuz, konexio-itxurako konexioetan kontzentratu beharrean. Azpi-betegarri egokia aukeratzea ezinbestekoa da zirkuitu integratuen paketearen fidagarritasunerako ziklo termikoko inguruneetan.

4.4 Kudeaketa Termikoaren Egiturak

Bero-barrak eta alfonbra termikoak

Bero-barrak zirkuitu integratuen paketeetan integratutako metalezko elementu eroale termikoak dira, beroa matrizearen gainazalera eramateko. Paketearen azpialdean dauden kuxin termiko agerian daudenek bide termiko zuzena eskaintzen dute PCB lur-planora. Ezaugarri hauek ezinbestekoak dira beroa erauzteko prozesu eraginkorra behar duten potentzia-zirkuitu integratuen paketeetan.

Soluzio Termiko Aurreratuak

Errendimendu handiko zirkuitu integratuek bero-zabaltzaile integratuak (IHS) edo die-tik bero-hustugailura zuzeneko interfazeak izan ditzakete. Bero-zabaltzaile paketearen konfigurazioek erresistentzia termikoa optimizatzen dute junturaren eta giro-ingurunearen artekoa, eta hori funtsezkoa da potentzia handiko aplikazioetan funtzionamendu-tenperaturak mantentzeko.

5. IC paketeen diseinuari buruzko gogoetak

5.1 Errendimendu elektrikoa

Seinalearen osotasuna (SI)

Seinaleen osotasunaren analisiak zirkuitu integratuen paketeen parasitoek seinalearen kalitatean duten eragina ebaluatzen du. Kezka nagusien artean daude inpedantzia-etenaldiak, ondoko seinale-bideen arteko diafonia eta islapenek eragindako zarata. Abiadura handiko zirkuitu integratuen paketeen diseinuek trazadura-bideratze zaindua, inpedantzia-egiturak kontrolatuak eta amaiera-estrategia egokiak behar dituzte.

Energiaren Osotasuna (PI)

Energia banatzeko sarearen diseinuak tentsio-hornidura egonkorra bermatzen dio ontziari karga-baldintza dinamikoetan. IC pakete-mailako desakoplamendu-kondentsadoreen kokapenak, potentzia/lur-planoaren diseinuak eta banaketaren bidezko eragin guztiak tentsio-erregulazioak eta zarata-marjina dira. Aldibereko kommutazio-zarata (SSN) energia banatzeko arkitektura egokiaren bidez kudeatu behar da.

Maiztasun handiko optimizazioa

RF eta milimetro-uhinen zirkuitu integratu paketeek induktantzia eta kapazitantzia parasito minimizatuak behar dituzte. Inpedantzia kontrolatuko transmisio-lineak, lurrerako babes-egiturak eta zuloen kokapen zaindua funtsezko diseinu-elementuak dira. Paketearen substratuaren materialaren hautaketak (galera txikiko dielektrikoak) maiztasun handiko errendimenduan eragin handia du.

5.2 Zirkuitu Integratuentzako Diseinu Termikoa

Erresistentzia Termikoaren Metrikak

θJA (juntura-ingurune) eta θJC (juntura-kasu) erresistentzia termikoaren parametroek zirkuitu integratu baten paketearen errendimendu termikoa kuantifikatzen dute. Balio txikiagoek bero-transferentzia bide eraginkorragoak adierazten dituzte. Paketearen aukeraketak ziurtatu behar du juntura-tenperaturak gailuaren zehaztapenen barruan mantentzen direla funtzionamendu-baldintzarik txarrenetan ere.

Miniaturizazio erronkak

Zirkuitu integratu trinkoek beroa bolumen txikiagoetan kontzentratzen dute, dentsitate termikoa handituz. Paketeen eta bero-hustugailuen arteko Interfaze Termikoko Materialak (TIM) arretaz hautatu behar dira interfazearen erresistentzia minimizatzeko. Sistema-mailako irtenbide termikoak gero eta garrantzitsuagoak dira, pakete-mailako aukerak forma-faktoreak mugatzen baititu.

5.3 Tentsio mekanikoa eta fidagarritasuna

CTE desadostasun efektuak

Siliziozko matrizearen, IC paketearen substratuaren eta PCBaren arteko Hedapen Termikoaren Koefizientearen desberdintasunek tentsioa sortzen dute tenperatura-aldaketak direnean. CTE desadostasun honek soldadura-junturaren nekea, matrizearen pitzadurak eta delaminazio-akatsak eragiten ditu. Paketearen diseinuak tentsio horiek kontuan hartu behar ditu materialen hautaketaren eta optimizazio geometrikoaren bidez.

Ohiko hutsegite moduak

Ohiko zirkuitu integratuen paketeen akatsen artean daude trokelaren atxikimenduaren delaminazioa, kableen loturaren askapena, soldadura-junturaren pitzadurak eta kapsulatzailearen pitzadurak. Akats-mekanismoak ulertzeak materialen hautaketa, diseinu-arauak eta fidagarritasun-kalifikazio-probak gidatzen ditu. Bizitza bizkortuko probak zirkuitu integratuen paketeen errendimendua balioztatzen du erabilera-inguruneak adierazten dituzten tentsio-baldintzetan.

5.4 Fabrikagarritasunerako Diseinua

SMT bateragarritasuna

IC paketeen diseinuek SMT muntaketa prozesuak barne hartu behar dituzte, besteak beste, soldadura-pasta inprimatzea, osagaien kokapena eta birfluxu soldadura. Lur-ereduaren geometriak, pad-aren distantziak eta paketearen koplanaritatearen zehaztapenek soldadura-juntura fidagarriak bermatzen dituzte bolumen-fabrikazioan.

Birfluxu Prozesuaren Kontuan Hartzekoak

Zirkuitu integratu mota desberdinek tolerantzia desberdinak dituzte birfluxu tenperaturekiko eta gradiente termikoekiko. Hezetasun sentikortasun mailak (MSL) muntaketa aurretik manipulatzeko eta labekatzeko baldintzak zehazten dituzte. Paketearen gorputzeko materialek, trokelen itsasgarriek eta moldeen konposatuek birfluxu anitzeko esposizioak jasan behar dituzte degradaziorik gabe.

6. IC paketeen fabrikazio prozesua

6.1 Trokelaren prestaketa

Oblea mehetzea

Atzeko artezketak oblearen lodiera 700-800μm-tik 50μm-ra murrizten du IC pakete aurreratuetarako. Trokel meheagoek errendimendu termikoa hobetzen dute eta trokelen konfigurazio pilatuak ahalbidetzen dituzte. Prozesuaren kontrola funtsezkoa da trokelen pitzadurak saihesteko eta oblean zehar lodiera uniformea ​​mantentzeko.

Oblea zatitzea

Dadotan mozteak banakako trokelak prozesatutako obleetatik bereizten ditu xafla-zerra, laser bidezko mozketa edo plasma bidezko grabaketa erabiliz. Dadotan mozteko kalitateak trokelaren ertzaren osotasunean eta ondorengo muntaketaren errendimenduan eragina du. Trokelaren atxikipen-filma (DAF) aplika daiteke zatitu aurretik IC pakete konfigurazio batzuetarako.

6.2 Trokelen lotura eta elkarrekiko lotura

Trokelak lotzeko prozesua

Trokelaren loturak siliziozko trokel-a zirkuitu integratuaren paketearen substratuari edo berun-markoari lotzen dio epoxi itsasgarriak, soldadura edo aleazio eutektikoak erabiliz. Trokelaren lotura-materialaren aukeraketak eroankortasun termikoa, atxikimendu-indarra eta tentsio-xurgapenaren eskakizunak orekatzen ditu. Hutsunerik gabeko lotura ezinbestekoa da errendimendu termiko eta mekaniko fidagarria lortzeko.

Hari-lotura eta txip-flip eranskina

Kableen loturak interkonexioak sortzen ditu trokelen eta paketeen eroaleen arteko hari finen soldadura ultrasoniko/termosoikoaren bidez. Txip-irauli bidezko loturak aurrez eratutako koska birsortze masiboa dakar aldibereko konexioak sortzeko. Bi prozesuek lerrokatze zehatza eta lotura-parametro kontrolatuak behar dituzte IC paketeen muntaketa fidagarria lortzeko.

6.3 Kapsulazio Prozesua

Transferentzia eta Konpresio Moldeatzea

Moldeatze-indarrak berotutako EMCa molde-barrunbeetara transferitu, muntatutako IC pakete-unitateak dituztenak. Konpresio-moldeaketetan presioa aplikatzen da aldez aurretik jarritako moldeatze-konposatuan, pakete meheetarako eta panel-formatu handietarako egokia. Moldearen diseinuak eta prozesuaren parametroek hutsuneen eraketa, alanbre-hedadura eta paketeen deformazioa kontrolatzen dituzte.

Panel mailako ontziratzea

Fan-out IC paketeen ekoizpenak gero eta gehiago erabiltzen du panel mailako prozesamendua formatu handiko substratuetan (adibidez, 600 mm × 600 mm). Ikuspegi honek fabrikazio-eraginkortasuna eta kostuen egitura hobetzen ditu oblea mailako prozesamenduarekin alderatuta. Panelaren deformazioaren kontrola eta trokelen kokapenaren zehaztasuna dira prozesuaren erronka nagusiak.

6.4 Substratuen fabrikazioa

Geruza pilaketa diseinua

IC paketeen substratu geruzen kopurua bi eta hogei geruza baino gehiago artekoa da, bideratze-eskakizunen arabera. Pilaketa-diseinuak seinale, potentzia eta lur geruzen antolaketak definitzen ditu, errendimendu elektrikoa eta egonkortasun mekanikoa optimizatuz. Nukleo eta eraikuntza geruzen materialak eskakizun elektriko eta termikoen arabera hautatzen dira.

Mikrobioen eraketa eta gainazalaren akabera

Laser bidezko zulaketa bidez mikrobiak sortzen dira, geruzaz geruzako konexioak ahalbidetuz dentsitate handiko zirkuitu integratuen paketeen substratuetan. 75 μm-tik beherako bideen diametroek bideratze-dentsitate aurreratua onartzen dute. Gainazaleko akaberek —ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), OSP (Organic Solderability Preservative) eta beste batzuek— pad-ak babesten dituzte eta soldadura-gaitasuna bermatzen dute.

6.5 Probak eta Kalitate Bermea

Ikuskapen elektrikoa eta bisuala

Automated Testing Equipment ( ATE ) ekipoak zirkuitu integratuen paketeen funtzionaltasunaren egiaztapen elektrikoa egiten du. X izpien ikuskapenak barneko akatsak agerian uzten ditu, hala nola soldadura-hutsuneak eta kableen lotura-anomaliak. Konfokaleko Eskaneatze Akustiko Mikroskopia (CSAM) delaminazioa eta barneko pitzadurak detektatzen ditu modu ez-suntsitzailean.

Fidagarritasun probak

Kalifikazio-probek zirkuitu integratuen paketeen fidagarritasuna balioztatzen dute tentsio-baldintza bizkortuen bidez. Tenperatura-zikloek (T/C), tenperatura altuko funtzionamendu-bizitzak (HTOL), hezetasun-probek eta kolpe mekanikoek epe luzeko errendimendua ebaluatzen dute. Proben emaitzek fidagarritasun-neurriak ezartzen dituzte eta hutsegite-mekanismo potentzialak identifikatzen dituzte.

7. Etorkizuneko joerak zirkuitu integratuen paketeen teknologian

7.1 Txiplet Arkitektura eta IC Pakete Aurreratua

Txiplet Integrazio Modularra

Chiplet arkitekturek SoC monolitikoak bloke funtzional txikiagoetan banatzen dituzte, IC pakete teknologia aurreratuen bidez elkarri lotuta. Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) estandarizazioak saltzaile anitzeko chiplet ekosistemak ahalbidetzen ditu. Ikuspegi honek errendimendua hobetzen du, prozesu nodo heterogeneoen nahasketa ahalbidetzen du eta merkatura iristeko denbora bizkortzen du.

Integrazio heterogeneoa

Integrazio aurreratuek gero eta gehiago integratzen dituzte teknologia anitzak —logika, memoria, analogikoa, RF, sentsoreak— muntaketa bateratuetan. Integrazio heterogeneo honek sistema-mailako errendimendua eskaintzen du, osagai diskretuen ikuspegiekin ezinezkoa dena, eta, aldi berean, malgutasuna mantentzen du bloke funtzional bakoitzerako teknologiaren hautaketan.

7.2 IC paketeetarako material berriak

ABFren bilakaera

Hurrengo belaunaldiko ABF materialek 5 μm-tik beherako lerro/espazio dimentsioak dituzte helburu, IC paketeen interkonexio dentsitatea handitzeko aukera emanez. Galera txikiko dielektriko aldaerek maiztasun handiko aplikazioen eskakizunak betetzen dituzte. Material hornitzaileek garapena jarraitzen dute aurrera egiten ari diren erdieroaleen teknologia nodoen eskakizunak betetzeko.

Beirazko substratuaren garapena

Beirazko substratuek dimentsio-egonkortasun, lautasun eta maiztasun handiko propietate elektriko hobeak eskaintzen dituzte alternatiba organikoekin alderatuta. Industriaren garapen aktiboak beira-prozesatzeko erronkei heltzen die IC paketeen aplikazioetarako. Beirazko tartekatzaileek eta substratuek hurrengo belaunaldiko errendimendu handiko ontziratze-irtenbideak ahalbidetu ditzakete.

7.3 Panel mailako zirkuitu integratuen paketeen fabrikazioa

Formatu handiko prozesamendua

Panel mailako ontziratzeak fan-out kontzeptuak panel angeluzuzen handietara hedatzen ditu, ekoizpena eta kostuen eraginkortasuna nabarmen hobetuz. Ekipamenduen eta prozesuen egokitzapenek panel espezifikoen erronkei aurre egiten diete, hala nola, deformazioen kudeaketa eta trokelaren eta panelaren arteko lerrokatzea. Fabrikazio-bilakaera honek IC paketeen kostuen murrizketa ahalbidetzen du bolumen handiko aplikazioetarako.

7.4 Errendimendu handiko IC paketeen baldintzak

AI eta HPC eskaerak

Adimen artifizialeko azeleragailuek eta errendimendu handiko konputazio-sistemek zirkuitu integratuen paketeen eskakizunak banda-zabalera, bero-xahuketa eta potentzia-hornidura gaitasun muturrekoetara bultzatzen dituzte. Hozte-integrazio aurreratuak, potentzia-hornidura sarearen optimizazioak eta dentsitate ultra-handiko interkonexioek ezaugarritzen dituzte hurrengo belaunaldiko zirkuitu integratuen paketeen irtenbideak lan-karga zorrotz horietarako.

Package choices and assembly constraints

A package defines more than its outline. Pin assignment, pad geometry, thermal paths and inspection access need to match the approved component and assembly process.

8. Laburpena

IC paketeak siliziozko dado bat nola konektatzen den elektrikoki, mekanikoki babesten den eta termikoki kudeatzen den definitzen du. QFP eta BGAtik hasi eta flip-chip, fan-out eta 3D egituretaraino, paketeen aukerek zuzenean eragiten diete seinalearen osotasunari, potentziaren hornidurari, beroaren xahutzeari eta epe luzerako fidagarritasunari. Errendimendua eta dentsitatea handitzen diren heinean, ABF substratuak, interkonexio aurreratuak eta kapsulatzaile sendoak bezalako material sistemak funtsezkoak bihurtzen dira sistemaren portaera orokorrarentzat.

Ingeniarientzako gida praktikoa:

• Aukeratu paketeak eskakizun elektriko eta termikoen arabera, ez soilik forma-faktorearen arabera.

• SI/PI eta bideratze-oztopoak saihesteko, paketearen eta PCBaren pilaketaren diseinua goiz koordinatu.

• Berrikusi fidagarritasun-datuak eta kontuan hartu tentsio mekanikoa, batez ere urrats txikiko edo potentzia handiko gailuetan.

IC paketeen oinarriak argi ulertzeak errendimendu egonkorra bermatzen eta ondorengo diseinu arriskuak murrizten laguntzen du.