A nyomtatott áramköri lapok tervezésének optimalizálása a csomag a csomagon technológiával

A Package on Package (PoP) egy integrált áramköri tokozási módszer, amely vertikálisan kombinálja a diszkrét logikai és a memória alapú Ball Grid Array (BGA) tokozásokat. Ez a technológia az elektronikai ipar finom pitch, kisebb méret, nagy jelfeldolgozási sebesség és kisebb beépítési terület iránti igényeit elégíti ki olyan termékekben, mint az okostelefonok és a digitális fényképezőgépek. A PoP lehetővé teszi az elektromos csatlakozásokat a felső tokozásban lévő memóriaeszközök és az alsó tokozásban lévő logikai eszközök között, lehetővé téve ezen alkatrészek független tesztelését és cseréjét. Ezek a tulajdonságok csökkentik a NYÁK-összeszerelés költségeit és bonyolultságát.

Csomag a csomagon (PoP) Szerkezet

Két széles körben használt PoP struktúra létezik: a Standard PoP Structure és a TMV PoP Structure.

Szabványos PoP-struktúra

A szabványos PoP-ban a logikai eszközök az alsó csomagban vannak elhelyezve, finom osztású BGA forrasztással, hogy nagy számú tűszámot fogadjanak el. A felső csomag memóriaeszközöket vagy halmozott memóriákat tartalmaz. A memóriaeszközök elégtelen tűszámának kompenzálására egy margótömb alkalmazható a két csomag margójára. A huzalkötéseket egyre gyakrabban váltják fel flip chip technológiával az alsó csomagban, hogy csökkentsék a csomagolás méretét, ami a szokásos 0.4 mm-es forrasztási osztáshoz vezet. A legfelső csomag, amely dinamikus véletlen hozzáférésű memória (DRAM) lapkákat vagy flash memóriás DRAM chipeket tartalmaz, finomabb forrasztási osztásközt igényel, jelenleg általában 0.4 mm-es.

TMV PoP szerkezet

A Through Mold Vias (TMV) PoP továbbfejlesztése a szabványos PoP-hoz képest, amelyet finom hangmagasságának köszönhetően széles körben használnak a kézi elektronikus alkalmazásokban. Az alsó csomagban lévő formanyílásokon keresztül, valamint az alsó csomagban lévő felső forrasztóanyag és a felső csomagban lévő forrasztóanyag között elektromos kapcsolatokat biztosítanak a logikai és a memóriaeszközök között. A TMV PoP olyan előnyöket kínál, mint a zsugorodó csomagméret, vastagság és vetemedés, miközben növeli az összekapcsolási sűrűséget, a teljesítményt és a megbízhatóságot.

A PoP SMT összeszerelési technikái

Az SMT kulcsfontosságú szerepet játszik a PoP komponensek összeállításában, két fő technikát kínálva: előre halmozott PoP-t és fedélzeti halmozott PoP-t. Ezek a módszerek különböznek a PoP komponensek PCB-re történő egymásra helyezésében és forrasztásában.

1. Előre halmozott PoP: Ez a technika magában foglalja a PoP komponensek felső és alsó csomagjának egymásra helyezését, mielőtt azokat a PCB-re forrasztják. Az egymásra helyezett alkatrészeket először összeforrasztják, így egyetlen előre halmozott eszköz jön létre. Ezt az előre halmozott eszközt ezután a NYÁK felületére rögzítik, és visszafolyató forrasztásnak vetik alá, hogy rögzítse a helyén. Az előre halmozott PoP leegyszerűsíti az összeszerelési folyamatot azáltal, hogy előkészíti a PoP alkatrészeket a PCB-re való felszerelésük előtt, csökkentve a forrasztási folyamat bonyolultságát.
2. Fedélzeti halmozási PoP: Ezzel szemben a fedélzeti stacking PoP közvetlenül a PCB-re szereli össze a PoP összetevőket. Először az alsó csomagot kell felszerelni a PCB-re, majd a felsőt, amelyet azután folyósítószerbe vagy forrasztópasztába mártanak, mielőtt az alsó csomagra helyeznék. A teljes köteget ezután újrafolyatásos forrasztásnak vetik alá a végső PoP-szerelvény létrehozásához. A fedélzeti egymásra rakásos PoP azzal az előnnyel rendelkezik, hogy a PoP komponenseket közvetlenül a nyomtatott áramköri lapra szerelik, így pontosabb igazítást és vezérlést tesz lehetővé a forrasztási folyamat során.

Mindkét technikának megvannak a maga előnyei, és speciális követelmények és gyártási lehetőségek alapján használják őket. Az előre halmozott PoP-t gyakran előnyben részesítik egyszerűsége és hatékonysága miatt, míg a fedélzeti egymásra rakott PoP jobban szabályozza az összeszerelési folyamatot és a PoP-komponensek összehangolását.

Package-on-Package (PoP) alkalmazások

A PoP komponensek SMT eljárása

1. Forrasztópaszta nyomtatása PoP alsó csomaghoz: A forrasztópaszta nyomtatási folyamatát az alkatrészek és a betétek mérete határozza meg. A lézerrel vágott és elektroformázó sablonsablonokat gyakran használják. A forrasztópaszta kiválasztása a nyomtatási távolságon alapul, egyre gyakrabban használják a IV. típusú forrasztópasztát.
2. PoP Top Package Merítés: A felső csomagot forrasztópasztába vagy folyasztószerbe mártják. A megfelelő bemerítés biztosítja a megfelelő mennyiségű forrasztópaszta vagy folyasztószer felhordását anélkül, hogy forrasztási hibákat okozna.
3. PoP komponens pozicionálás: A felső csomag gondos elhelyezése kulcsfontosságú a pontos összeszerelés, valamint az ütések és rezgések ellenálló képessége érdekében.
4. PoP újrafolyó forrasztása: Megbízhatóságuk miatt előnyben részesítik az ólommentes forrasztási technikákat. Az alacsony oxigéntartalmú nitrogént a fémoxidáció csökkentésére és a jó nedvesíthetőség biztosítására használják. Finom visszafolyó forrasztási hőmérsékleti görbék szükségesek az alkatrész vagy hordozó deformációjának elkerülése érdekében.
5. A PoP optikai és röntgenvizsgálata: Különféle hibák fordulhatnak elő az összeszerelés és forrasztás során, beleértve a nyitott forrasztást, a hidegforrasztást, az áthidalást, a magbehatolást és egyebeket. Az ilyen hibák kimutatására olyan vizsgálati módszereket alkalmaznak, mint az AOI, az endoszkópos vizsgálat és a röntgenvizsgálat.

A PoP összeszerelési folyamat precizitást, a részletekre való odafigyelést és a minőségi szabványok betartását követeli meg az elektronikus eszközök megbízható teljesítményének biztosítása érdekében. Ezen eljárások megfelelő végrehajtása kiváló teljesítményű és megbízhatóságú, kiváló minőségű PoP összeállításokat eredményezhet.

A csomagonkénti (PoP) előnyei

Az alkatrészek hagyományos lapos elrendezését a nyomtatott áramköri lapon forradalmasítja a Package-on-Package (PoP) technológia, amely függőleges egymásra rakásos szerkezetet vezet be. Ez az innováció jelentősen javítja a nyomtatott áramköri lapok tervezését azáltal, hogy maximalizálja a helykihasználást, és lehetővé teszi több funkció integrálását kisebb helyigénybe, így nagyobb teljesítményt ér el az alkatrészkombinációkban.

Helyhatékonyság és fokozott teljesítmény

A PoP konfigurációban az alkatrészek függőleges egymásra rakása hatékonyan használja ki a PCB-n rendelkezésre álló korlátozott helyet. Ez lehetővé teszi a tervezők számára, hogy több funkciót és szolgáltatást építsenek be tervükbe anélkül, hogy növelnék a PCB teljes méretét. Ezenkívül a felső és alsó csomagok közötti rövidebb függőleges összeköttetések optimalizálják az alkatrészek közötti távolságot. Ez a nyomvonal hosszának csökkentése az áramkör ellenállásának csökkenéséhez vezet, minimalizálja a hőtermelést és a jelkésleltetést, valamint javítja az áramkör általános elektromos teljesítményét.

Moduláris felépítés és egyszerű bővíthetőség

A PoP technológia egyik legfontosabb előnye a moduláris felépítés, amely lehetővé teszi a memóriakomponensek külön csomagokban való elhelyezését. Ez a moduláris megközelítés megkönnyíti a memóriakomponensek frissítését vagy cseréjét anélkül, hogy a teljes mikrovezérlőt vagy alkalmazásprocesszort ki kellene cserélni. Ez a rugalmasság nemcsak leegyszerűsíti a frissítési folyamatot, hanem csökkenti a költségeket és a hibás alkatrészek cseréjével kapcsolatos állásidőt is.

Egyéni tesztelés és megnövelt megbízhatóság

A memóriakomponensek PoP technológiában történő szétválasztása lehetővé teszi a különböző szakaszok egyedi tesztelését a gyártási folyamat során. A tesztelési részletesség ezen szintje biztosítja, hogy minden komponens megfeleljen a szükséges előírásoknak, ami a végtermék nagyobb általános megbízhatóságát eredményezi. Ezenkívül az egyes alkatrészek tesztelésének és cseréjének képessége növeli az eszköz élettartamát és frissíthetőségét, tovább növelve általános megbízhatóságát.

Tervezési rugalmasság és kompatibilitás

A PoP technológia nagyobb rugalmasságot biztosít a tervezőknek az igényeiknek leginkább megfelelő memóriacsomagok kiválasztásában. A tervezők keverhetik és illeszthetik a különböző mikrokontrollereket és memóriacsomagokat, amennyiben azok kompatibilisek a CPU-csomaggal. Ez a kompatibilitás a tervezési lehetőségek széles skáláját teszi lehetővé, lehetővé téve a tervezők számára, hogy egyedi követelményekhez szabják terveiket, és optimalizálják a teljesítményt.

Összességében a Package-on-Package (PoP) technológia számos előnnyel jár, beleértve a helytakarékosságot, a fokozott teljesítményt, a moduláris kialakítást, az egyszerű bővíthetőséget, az egyedi tesztelést, a fokozott megbízhatóságot, a tervezési rugalmasságot és a kompatibilitást. Ezek az előnyök vonzó választássá teszik a PoP-t azoknak a tervezőknek, akik maximalizálni szeretnék NYÁK-terveik funkcionalitását és teljesítményét.

Ha ez a követelmény befolyásolja a beszerzést vagy a gyártást, hasonlítsa össze az áramköri alkatrészekkel és a nagyáramú NYÁK-gyártással, mielőtt a végleges fájlokat felülvizsgálatra elküldené.

Összegzés

A PoP komponensek felületszerelt összeszerelése összetett folyamat, amely gondos mérlegelést igényel az alkatrész szerkezete, a forrasztási technikák és az ellenőrzési módszerek tekintetében. A PoP technológia fejlődésével a gyártók nagyobb integrációs sűrűséget, kisebb alaktényezőket és jobb megbízhatóságot érhetnek el az elektronikus eszközökben.