PCB-suunnittelun optimointi Package-on-Package -tekniikalla

Package on Package (PoP) on integroitujen piirien pakkausmenetelmä, joka yhdistää vertikaalisesti diskreettilogiikka- ja muistipohjaisia ​​BGA-rakenteita (Ball Grid Array). Tämä tekniikka vastaa elektroniikkateollisuuden vaatimuksiin pienemmästä koosta, pienemmästä koosta, suuresta signaalinkäsittelynopeudesta ja pienemmästä asennustilasta esimerkiksi älypuhelimissa ja digitaalikameroissa. PoP mahdollistaa sähköiset liitännät yläkotelon muistilaitteiden ja alakotelon logiikkalaitteiden välillä, mikä mahdollistaa näiden komponenttien itsenäisen testauksen ja vaihdon. Nämä ominaisuudet vähentävät piirilevyjen kokoonpanokustannuksia ja monimutkaisuutta.

Paketti paketissa (PoP) Tuote mallit

On olemassa kaksi laajalti käytettyä PoP-rakennetta: Standard PoP Structure ja TMV PoP Structure.

Vakio PoP-rakenne

Tavallisessa PoP:ssa logiikkalaitteet sijoitetaan pohjapakkaukseen, jossa on hienojakoinen BGA-juote, joka mahdollistaa suuren määrän nastamäärää. Yläpakkaus sisältää muistilaitteita tai pinottuja muisteja. Muistilaitteiden riittämättömän nastamäärän kompensoimiseksi kahden paketin marginaaliin voidaan soveltaa marginaalitaulukkoa. Johdinliitokset korvataan yhä useammin flip chip -tekniikalla pohjapakkauksessa pakkauskoon pienentämiseksi, mikä johtaa tavalliseen 0.4 mm:n juotosväliin. Huippupaketti, joka sisältää dynaamisia satunnaiskäyttömuistisiruja (DRAM) tai DRAM-siruja flash-muistilla, vaatii hienommat juotosvälit, nyt yleensä 0.4 mm.

TMV PoP -rakenne

Through Mold Vias (TMV) PoP on parannus tavalliseen PoP:hen, jota käytetään laajasti kädessä pidettävissä elektronisissa sovelluksissa sen hienon äänenvoimakkuuden ansiosta. Alapaketin muottireiät sekä alapakkauksen ylemmän juotteen ja yläpakkauksen juotteen välillä tarjoavat sähköiset kytkennät logiikka- ja muistilaitteiden välille. TMV PoP tarjoaa etuja, kuten kutistuvan pakkauksen koon, paksuuden ja vääntymisen, samalla kun ne lisäävät yhteyksien tiheyttä, suorituskykyä ja luotettavuutta.

PoP:n SMT-kokoonpanotekniikat

SMT:llä on ratkaiseva rooli PoP-komponenttien kokoonpanossa, sillä se tarjoaa kaksi päätekniikkaa: valmiiksi pinottu PoP ja sisäänrakennettu PoP. Nämä menetelmät eroavat lähestymistavastaan ​​PoP-komponenttien pinoamiseen ja juottamiseen piirilevylle.

1. Valmiiksi pinottu PoP: Tämä tekniikka sisältää PoP-komponenttien ylä- ja alapakkausten pinoamisen ennen kuin ne juotetaan piirilevyyn. Pinotut komponentit juotetaan ensin yhteen, jolloin saadaan yksi valmiiksi pinottu laite. Tämä valmiiksi pinottu laite kiinnitetään sitten piirilevyn pintaan ja läpivirtausjuotetaan sen kiinnittämiseksi paikalleen. Valmiiksi pinottu PoP virtaviivaistaa kokoonpanoprosessia valmistelemalla PoP-komponentit ennen niiden asentamista piirilevylle, mikä vähentää juotosprosessin monimutkaisuutta.
2. Sisäinen pinoaminen PoP: Sitä vastoin sisäinen pinottava PoP kokoaa PoP-komponentit suoraan piirilevylle. Alempi pakkaus asennetaan ensin piirilevylle, sen jälkeen yläpakkaus, joka sitten joko kastetaan juoksutteeseen tai juotospastaan ​​ennen kuin se asetetaan pohjapakkaukseen. Tämän jälkeen koko pino juotetaan uudelleen sulatusjuottamalla lopullisen PoP-kokoonpanon luomiseksi. Sisäänrakennettu PoP-pinoaminen tarjoaa sen edun, että PoP-komponentit kootaan suoraan piirilevylle, mikä mahdollistaa tarkemman kohdistuksen ja ohjauksen juotosprosessin aikana.

Molemmilla tekniikoilla on etunsa, ja niitä käytetään erityisvaatimusten ja tuotantokapasiteetin perusteella. Valmiiksi pinottu PoP on usein suositeltavampi sen yksinkertaisuuden ja tehokkuuden vuoksi, kun taas sisäänrakennettu PoP tarjoaa paremman hallinnan PoP-komponenttien kokoonpanoprosessiin ja kohdistukseen.

Package-on-package (PoP) -sovellukset

PoP-komponenttien SMT-menettely

1. PoP-pohjapakkauksen juotospastatulostus: Juotospastan tulostusprosessi määräytyy komponenttien ja tyynyjen koon mukaan. Laserleikattuja ja sähkömuovattavia stensiilimalleja käytetään yleisesti. Juotospastan valinta perustuu painoväliin, ja tyypin IV juotospastaa käytetään yhä enemmän.
2. PoP Top Package Dipping: Yläpakkaus on kastettu joko juotospastaan ​​tai juoksutteeseen. Oikea kasto varmistaa oikean määrän juotospastaa tai juokstetta aiheuttamatta juotosvirheitä.
3. PoP-komponenttien sijoittelu: Yläpakkauksen huolellinen sijoittaminen on ratkaisevan tärkeää tarkan asennuksen varmistamiseksi ja iskun ja tärinän kestämiseksi.
4. PoP:n uudelleenvirtausjuotto: Lyijyttömät juotostekniikat ovat edullisia niiden luotettavuuden vuoksi. Vähähappipitoista typpeä käytetään vähentämään metallin hapettumista ja varmistamaan hyvä kostuvuus. Herkät uudelleenvirtausjuottamisen lämpötilakäyrät ovat välttämättömiä komponenttien tai alustan muodonmuutosten estämiseksi.
5. PoP:n optinen ja röntgentarkastus: Kokoamisen ja juottamisen aikana saattaa ilmetä erilaisia ​​vikoja, mukaan lukien avojuotto, kylmäjuotto, silloittaminen, sydämen sisäänpääsy ja paljon muuta. Näiden vikojen havaitsemiseen käytetään tarkastusmenetelmiä, kuten AOI, endoskooppinen tarkastus ja röntgentarkastus.

PoP-kokoonpanoprosessi vaatii tarkkuutta, huomiota yksityiskohtiin ja laatustandardien noudattamista varmistaakseen elektronisten laitteiden luotettavan suorituskyvyn. Näiden toimenpiteiden oikea toteuttaminen voi johtaa korkealaatuisiin PoP-kokoonpanoihin, joilla on erinomainen suorituskyky ja luotettavuus.

Package-on-Package (PoP) -paketin edut

Package-on-Package (PoP) -tekniikka, joka ottaa käyttöön pystysuoran pinoamisrakenteen, mullistaa perinteisen tasaisen komponenttien järjestelyn piirilevylle. Tämä innovaatio parantaa merkittävästi piirilevyjen suunnittelua maksimoimalla tilankäytön ja mahdollistamalla useiden toimintojen integroinnin pienemmälle jalanjäljelle, mikä parantaa komponenttiyhdistelmien suorituskykyä.

Tilatehokkuus ja parannettu suorituskyky

Komponenttien pystysuora pinoaminen PoP-konfiguraatiossa hyödyntää tehokkaasti piirilevyn rajoitettua tilaa. Tämän ansiosta suunnittelijat voivat sisällyttää suunnitelmiinsa enemmän toimintoja ja ominaisuuksia ilman, että piirilevyn kokonaiskoko kasvaa. Lisäksi lyhyemmät pystysuorat yhteydet ylä- ja alapakkausten välillä optimoivat komponenttien välisen etäisyyden. Tämä jäljen pituuden lyheneminen johtaa pienempään vastukseen piirissä, minimoi lämmöntuoton ja signaalin viiveen ja parantaa piirin yleistä sähköistä suorituskykyä.

Modulaarinen rakenne ja helppo päivitettävyys

Yksi PoP-tekniikan tärkeimmistä eduista on sen modulaarinen rakenne, joka mahdollistaa muistikomponenttien sijoittamisen erillisiin pakkauksiin. Tämä modulaarinen lähestymistapa helpottaa muistikomponenttien päivittämistä tai vaihtamista ilman, että koko mikro-ohjainta tai sovellusprosessoria tarvitsee vaihtaa. Tämä joustavuus ei ainoastaan ​​yksinkertaista päivitysprosessia, vaan myös vähentää viallisten komponenttien vaihtamiseen liittyviä kustannuksia ja seisokkeja.

Yksilöllinen testaus ja parempi luotettavuus

PoP-teknologian muistikomponenttien erottelu mahdollistaa eri osien yksilöllisen testauksen tuotantoprosessin aikana. Tämä testaustarkkuuden taso varmistaa, että jokainen komponentti täyttää vaaditut vaatimukset, mikä parantaa lopputuotteen yleistä luotettavuutta. Lisäksi kyky testata ja vaihtaa yksittäisiä komponentteja lisää laitteen pitkäikäisyyttä ja päivitettävyyttä, mikä parantaa entisestään sen yleistä luotettavuutta.

Suunnittelun joustavuus ja yhteensopivuus

PoP-teknologia tarjoaa suunnittelijoille enemmän joustavuutta valittaessa vaatimuksiaan parhaiten vastaavia muistipaketteja. Suunnittelijat voivat sekoittaa ja yhdistää erilaisia ​​mikrokontrollereita ja muistipaketteja, kunhan ne ovat yhteensopivia CPU-paketin kanssa. Tämä yhteensopivuus mahdollistaa laajan valikoiman suunnitteluvaihtoehtoja, jolloin suunnittelijat voivat räätälöidä suunnittelunsa erityisvaatimusten mukaan ja optimoida suorituskyvyn.

Kaiken kaikkiaan Package-on-Package (PoP) -teknologia tarjoaa useita etuja, kuten tilankäytön tehokkuuden, paremman suorituskyvyn, modulaarisen rakenteen, helpon päivitettävyyden, yksilöllisen testauksen, lisääntyneen luotettavuuden, suunnittelun joustavuuden ja yhteensopivuuden. Nämä edut tekevät PoP:sta houkuttelevan vaihtoehdon suunnittelijoille, jotka haluavat maksimoida piirilevysuunnittelujensa toiminnallisuuden ja suorituskyvyn.

Jos tämä vaatimus vaikuttaa hankintaan tai tuotantoon, vertaa sitä piirilevykomponentteihin ja suurvirtapiirilevyjen valmistukseen ennen lopullisten tiedostojen lähettämistä tarkastettavaksi.

Yhteenveto

PoP-komponenttien pintaliitoskokoonpano on monimutkainen prosessi , joka vaatii komponenttien rakenteen, juotostekniikoiden ja tarkastusmenetelmien huolellista harkintaa. PoP-teknologian kehittyessä valmistajat voivat saavuttaa suurempia integrointitiheyksiä, pienempiä muotokertoimia ja parempaa luotettavuutta elektronisissa laitteissa.