IC to'plami: keng qamrovli texnik qo'llanma

1. kirish

IC paketi yarimo'tkazgichli shriftlar va elektron tizimlar o'rtasidagi muhim interfeys vazifasini bajaradi. U elektr o'zaro bog'liqligi, mexanik himoya, issiqlik tarqalishi va atrof-muhitni himoya qilish kabi muhim funktsiyalarni ta'minlaydi. Elektron qurilmalar yuqori ishlash, yuqori kirish/chiqish zichligi va issiqlik boshqaruvini yaxshilashni talab qilganligi sababli, IC paket texnologiyasining ahamiyati ortib bormoqda.

5G aloqasi, sun'iy intellekt ish yuklamalari va tobora ixchamlashgan iste'molchi elektronikasi bilan bog'liq bo'lgan hozirgi sanoat tendentsiyalari IC paketlari dizaynlarini yuqori integratsiya darajalari va yanada murakkab arxitekturalarga yo'naltirmoqda. Ushbu qo'llanmada IC paketlari asoslari, tasniflash tizimlari, materiallar, dizayn mulohazalari va ishlab chiqarish jarayonlari ko'rib chiqiladi.

2. IC paketi nima?

2.1 IC paketining asosiy ta'rifi

IC paketi - bu yarimo'tkazgichli matritsani o'rab turuvchi korpus tuzilishi bo'lib, uni kattaroq elektron tizimlarga integratsiyalash imkonini beradi. Paket bir nechta asosiy komponentlardan iborat: matrits (faol sxemalarni o'z ichiga olgan), elektr yo'naltirish uchun qo'rg'oshin ramkasi yoki substrat, matritsani paketga ulash uchun bog'lovchi tuzilmalar (sim bog'lanishlari yoki bo'rtmalar) va himoya qilish uchun qolip aralashmasi yoki kapsulant.

Matkapning o'zi funktsional kremniy komponenti bo'lib, IC to'plami esa bu mo'rt chipni PCB yig'ish uchun mos keladigan mustahkam, lehimlanadigan blokga aylantiradi . Bu farq asosiy hisoblanadi - to'plam makapaning tashqi dunyo bilan qanday bog'lanishini belgilaydi.

2.2 IC paketining asosiy funktsiyalari

Elektr aloqasi

IC to'plami matritsning bog'lovchi maydonchalari va tashqi tizim ulanishlari o'rtasida ishonchli elektr yo'llarini o'rnatadi. Bunga quvvat yetkazib berish, yerga ulash ulanishlari va signalni yo'naltirish kiradi. O'zaro ulanish sifati signalning yaxlitligiga bevosita ta'sir qiladi, ayniqsa parazit induktivlik va sig'im muhim omillarga aylanadigan yuqori tezlikdagi dasturlarda.

Mexanik himoya

Yarimo'tkazgichli shtamplar mo'rt va mexanik shikastlanishga moyil. IC to'plami konstruktiv qo'llab-quvvatlashni ta'minlaydi, shtampni yig'ish, tashish va ishlash muddati davomida jismoniy stressdan himoya qiladi. Ushbu himoya talabchan dasturlarda tebranish qarshiligi va zarbani yutish uchun ham qo'llaniladi.

Issiqlik tarqalishi

Faol sxemalar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik ishlash va ishonchlilikni saqlab qolish uchun matritsadan samarali ravishda uzoqda o'tkazilishi kerak. IC paketlari dizaynlari issiqlik uzatishni osonlashtirish uchun issiqlik yo'llarini - issiqlik shlaklarini, termal vialarni va ochiq maydonchalarni o'z ichiga oladi.

Signal yaxlitligini qo'llab-quvvatlash

Yuqori chastotali va yuqori tezlikdagi ilovalar IC paketidagi signal yo'llarini ehtiyotkorlik bilan boshqarishni talab qiladi. Signal sifatini saqlab qolish, o'zaro ta'sirni kamaytirish va maqsadli ma'lumotlar tezligini qo'llab-quvvatlash uchun paket parazitlari (induktivlik, sig'im, qarshilik) minimallashtirilishi va boshqarilishi kerak.

Tizim darajasidagi integratsiya

Zamonaviy IC paket arxitekturalari tobora ko'proq System-in-Package (SiP), Package-on-Package (PoP) va 3D stacking yondashuvlari orqali ko'p o'lchamli integratsiyani qo'llab-quvvatlamoqda . Ushbu konfiguratsiyalar bitta paket maydonida turli xil jarayon tugunlari va qurilma turlarini heterojen integratsiyalash imkonini beradi.

2.3 IC paketlarini tasniflash usullari

Qo'rg'oshin konfiguratsiyasi bo'yicha

IC paketlari tashqi simlarning joylashuvi bo'yicha tasniflanadi: teshik orqali (DIP), gull-wing (QFP, SOP), J-sim (PLCC) va maydon massivi (BGA, LGA). Har bir konfiguratsiya kirish/chiqish zichligi, PCB marshrutizatsiyasining murakkabligi va ishlab chiqarish talablari jihatidan turli xil murosalarni taklif qiladi.

O'zaro bog'lanish usuli bo'yicha

Qadoqlashdan o'tkazgichga ulanishlar yana bir tasniflash o'qini belgilaydi: simlarni bog'lash (oltin, mis yoki kumush simlar), burama chiplar (lehim tepaliklari yoki mis ustunlar) va qatlamlarni qayta taqsimlashga asoslangan yondashuvlar (ventilyatorli va ventilyatorli plastinka darajasidagi qadoqlash). Bu usullar elektr ishlashi, issiqlik xususiyatlari va narx tuzilishi jihatidan farq qiladi.

Strukturaviy o'lcham bo'yicha

O'lchamli tasniflash 2D (bitta o'lchamli, tekis), 2.5D (kremniy interpozerga asoslangan) va 3D (vertikal ravishda joylashtirilgan) IC paket arxitekturalarini ajratib turadi. Yuqori o'lchamli yondashuvlar integratsiya zichligini oshirish imkonini beradi, ammo qo'shimcha ishlab chiqarish murakkabligi va dizayn muammolarini keltirib chiqaradi.

3. IC paketining asosiy turlari

3.1 An'anaviy IC paket turlari

DIP (Ikki qatorli paket)

The Dual Inline paketi to'rtburchaklar plastik yoki keramik korpusdan cho'zilgan ikkita parallel qatorli teshikli simlarga ega. DIP paketlari prototiplashda, ta'lim dasturlarida va qo'lda komponentlarni kiritishni talab qiladigan tizimlarda keng tarqalganligicha qolmoqda. Cheklovlar orasida past I/O zichligi va katta maydon mavjud bo'lib, bu zamonaviy yuqori zichlikdagi dizaynlarda foydalanishni cheklaydi.

SOP / SOIC / TSOP

Kichik konturli paketlar (SOP, SOIC, TSOP) DIP konsepsiyasining sirtga o'rnatish evolyutsiyasini ifodalaydi. Ushbu IC paket variantlari avtomatlashtirilgan SMT yig'ish uchun mos keladigan chayqa qanoti simlariga ega, bu esa teshik orqali o'tadigan alternativalarga qaraganda yuqori plata darajasidagi zichlikni ta'minlaydi. Yupqa profilli TSOP variantlari balandlik cheklovlari juda muhim bo'lgan xotira ilovalarida keng tarqalgan.

QFP (Quad Flat Package)

To'rtburchak tekis paketlar to'rt tomondan ham simlarni uzaytiradi, bu esa mavjud I/O sonini sezilarli darajada oshiradi. QFP paketlari 0.4 mm gacha bo'lgan ingichka qadamlar bilan 32 dan 300 gacha bo'lgan simlar sonini qo'llab-quvvatlaydi. Biroq, nozik qadamli QFP yig'ish ko'prik va toshbo'ron qilish nuqsonlarining oldini olish uchun aniq joylashtirish uskunalarini va boshqariladigan qayta oqim jarayonlarini talab qiladi.

3.2 Yuqori zichlikdagi IC paketining variantlari

BGA (Ball Grid Array)

Ball Grid Array paketlari Elektr ulanishi uchun paketning pastki qismida bir qator lehim sharlaridan foydalaning. Ushbu IC paket konfiguratsiyasi periferik qo'rg'oshinli paketlarga nisbatan yuqori I/O zichligi, shar massivi orqali yaxshilangan issiqlik tarqalishi va qisqaroq elektr yo'llarini taklif etadi. Keng tarqalgan variantlarga FBGA (nozik pitch), LBGA (past profil) va ko'plab dasturga xos konfiguratsiyalar kiradi.

CSP (Chip Scale Package)

Chip o'lchovli paketlar qolip maydonining 120% dan oshmaydigan qismini egallaydi, bu esa PCB ko'chmas mulk iste'molini minimallashtiradi. CSP texnologiyasi an'anaviy qadoqlash va plastinka darajasidagi yondashuvlarni birlashtiradi, parazit elementlarning kamayishi bilan ajoyib elektr ishlashini ta'minlaydi. Dizayn cheklovlari cheklangan qayta taqsimlash imkoniyatlari va yuqori quvvatli ilovalar uchun issiqlikni boshqarish masalalarini o'z ichiga oladi.

3.3 Ilg'or IC paket texnologiyalari

Flip-chipli qadoqlash

Flip-chip IC paketlari matritsani pastga qaratib yo'naltiradi va lehim tepaliklari yoki mis ustunlar orqali to'g'ridan-to'g'ri substratga ulanadi. Bu yondashuv sim bog'lanish induktivligini yo'q qiladi, signal yo'lining uzunligini kamaytiradi va quvvatni bir tekis taqsimlashni ta'minlaydi. Flip-chipning yuqori elektr va issiqlik ko'rsatkichlari uni yuqori samarali protsessorlar, GPUlar va RF qurilmalari uchun afzal ko'riladigan tanlovga aylantiradi.

Fan-In va Fan-Out qadoqlash

Fan-In Wafer Level Packages (WLP) qayta taqsimlash qatlamlarini qolip izi ichida cheklaydi, bu esa kam kirish/chiqish soniga ega qurilmalar uchun mos keladi. eWLB va InFO kabi Fan-Out WLP (FOWLP) texnologiyalari qayta taqsimlash maydonini qolip perimetridan tashqariga kengaytiradi va organik substratsiz yuqori kirish/chiqish zichligini ta'minlaydi. Ushbu IC paket yondashuvlari minimal form-faktor talab qiladigan mobil va yuqori chastotali ilovalarda mukammal ishlaydi.

2.5D va 3D IC paket arxitekturalari

Ilg'or 2.5D IC paketlari bir nechta matritsalarni gorizontal ravishda ulash uchun Through-Silicon Vias (TSV) bilan kremniy interpozerlaridan foydalanadi. 3D paketlar matritsalarni vertikal ravishda qatlamlar orasida TSV ulanishlari bilan birlashtiradi. Ushbu arxitekturalar yuqori o'tkazuvchanlikdagi xotira (HBM) integratsiyasini va AI tezlatgichlari uchun juda muhim bo'lgan heterojen chiplet yig'ilishlarini ta'minlaydi. yuqori samarali hisoblash ilovalari.

IC paketining evolyutsiyasi haqida qisqacha ma'lumot

DIP dan QFP, BGA, flip-chip, fan-out orqali 3D arxitekturalarga o'tish sanoatning integratsiya zichligini oshirish, elektr ko'rsatkichlarini yaxshilash va issiqlik muammolarini hal qilish bo'yicha uzluksiz sa'y-harakatlarini aks ettiradi. IC paket texnologiyasining har bir avlodi avvalgi innovatsiyalarga asoslanadi va shu bilan birga yangi dastur talablari uchun yangi imkoniyatlarni joriy etadi.

4. IC paket materiallari va jarayon tuzilmalari

4.1 IC paketi uchun substrat materiallari

BT qatron substratlari

Bismaleimid-Triazin (BT) qatron substratlari ajoyib o'lchamli barqarorlik, past namlik yutilishi va ishonchli elektr xususiyatlarini taqdim etadi. BT asosidagi IC paket substratlari mobil qurilmalarda, maishiy elektronika va standart BGA ilovalarida keng qo'llaniladi, bu yerda narx-navo muvozanati muhim ahamiyatga ega.

ABF (Ajinomoto qurilish filmi)

ABF texnologiyasi ilg'or IC paket substratlari uchun zarur bo'lgan nozik chiziqli/nozik fazoviy marshrutizatsiyani ta'minlaydi. ABF ning yuqori tekisligi va elektr xususiyatlari yuqori samarali protsessorlar tomonidan talab qilinadigan yuqori zichlikdagi o'zaro bog'liqlikni qo'llab-quvvatlaydi. ABF materiallarini doimiy ravishda takomillashtirish 10 mkm dan kichik chiziq kengliklariga bo'lgan ortib borayotgan talabni qondiradi.

Yuqori zichlikdagi o'zaro bog'liq tuzilmalar

Inson taraqqiyoti indeksiga o'xshash substrat arxitekturalari cheklangan substrat qalinligida ko'p qatlamli marshrutizatsiyaga erishish uchun mikrovialar, ko'r vialar va ko'milgan vialar bilan jihozlangan. Ushbu tuzilmalar minglab signal ulanishlarini qo'llab-quvvatlaydigan ilg'or IC paketlari dizayni uchun zarur bo'lgan simlar zichligini ta'minlaydi.

4.2 IC paketidagi o'zaro bog'liqlik jarayonlari

Tel bilan bog'lash

Simli bog'lash moslashuvchanligi va tejamkorligi tufayli IC paketlarini ulashning asosiy usuli bo'lib qolmoqda. Oltin simli bog'lash ishonchli ishlashni ta'minlaydi, ammo yuqori material narxiga ega. Mis simli bog'lash sezilarli darajada tejash va elektr o'tkazuvchanligini yaxshilaydi, ammo bog'lash yostig'ining shikastlanishining oldini olish uchun qattiqroq jarayon nazoratini talab qiladi.

Flip-Chip Bumping

Chipli bumping lehim qotishmalarini (odatda SnAgCu) yoki mis ustunli konstruksiyalarni shtamp bog'lash maydonchalariga joylashtiradi. Ilg'or IC paketli ilovalarda bumping qadami 200 mkm dan 50 mkm gacha asta-sekin o'zgarib bordi. Pastki to'ldirish materiallari bumping ulanishlarini ish paytida termomekanik stressdan himoya qiladi.

Qayta taqsimlash qatlami (RDL)

RDL texnologiyasi paket darajasidagi o'zaro bog'lanish talablarini qondirish uchun qolip maydonchalari joylashuvini qayta taqsimlaydi. Ilg'or IC paket dizaynlaridagi bir nechta RDL qatlamlari yuqori zichlikdagi qolip maydonchalari va past zichlikdagi plata darajasidagi ulanishlar o'rtasida murakkab marshrutizatsiyani ta'minlaydi. RDL fan-out qadoqlash yondashuvlari uchun asosdir.

4.3 Kapsülasyon materiallari

Mog'or aralashmasi va EMC

Epoksi qoliplash aralashmasi (EMC) IC paketlari uchun mexanik himoya va atrof-muhitni muhrlashni ta'minlaydi. Zamonaviy EMC formulalari paketdagi stressni minimallashtirish uchun bo'shliqni to'liq to'ldirish, past namlikni yutish va mos keladigan issiqlik kengayish koeffitsientlari uchun oqim xususiyatlarini muvozanatlashtiradi.

Pastki to'ldirish materiallari

Pastki to'ldiruvchi epoksi qatronlar flip-chip qoliplari va substratlar orasidagi bo'shliqni to'ldiradi, termomekanik kuchlanishni alohida bo'rttirma ulanishlariga jamlash o'rniga, butun qolip-substrat interfeysi bo'ylab taqsimlaydi. Termal siklik muhitda IC paketining ishonchliligi uchun to'g'ri pastki to'ldiruvchi qatronni tanlash juda muhimdir.

4.4 Issiqlik boshqaruv tuzilmalari

Issiqlik shlaklari va termal prokladkalar

Issiqlik sluglari issiqlikni qolipdan paket yuzasiga o'tkazish uchun IC paketlariga o'rnatilgan issiqlik o'tkazuvchan metall elementlardir. Paketning pastki qismidagi ochiq termal prokladkalar PCB yer tekisligiga to'g'ridan-to'g'ri issiqlik yo'lini ta'minlaydi. Bu xususiyatlar samarali issiqlik chiqarishni talab qiladigan quvvat IC paketlari uchun juda muhimdir.

Murakkab termal yechimlar

Yuqori samarali IC paketlari o'rnatilgan issiqlik tarqatgichlarini (IHS) yoki to'g'ridan-to'g'ri sovutgichga ulanadigan interfeyslarni o'z ichiga olishi mumkin. Paketdagi issiqlik tarqatgich konfiguratsiyalari ulanish joyidan atrof-muhitga issiqlik qarshiligini optimallashtiradi, bu yuqori quvvatli dasturlarda ish haroratini saqlab turish uchun juda muhimdir.

5. IC paketini loyihalashda e'tiborga olinadigan jihatlar

5.1 Elektr samaradorligi

Signal yaxlitligi (SI)

Signal yaxlitligini tahlil qilish IC paketining parazitlarining signal sifatiga qanday ta'sir qilishini baholaydi. Asosiy muammolarga impedans uzilishlari, qo'shni signal yo'llari orasidagi o'zaro ta'sir va aks ettirish natijasida kelib chiqadigan shovqin kiradi. Yuqori tezlikdagi IC paketlarini loyihalash ehtiyotkorlik bilan kuzatishni yo'naltirishni, boshqariladigan impedans tuzilmalarini va tegishli tugatish strategiyalarini talab qiladi.

Quvvat yaxlitligi (PI)

Quvvat yetkazib berish tarmog'ini loyihalash dinamik yuk sharoitida matritsaga barqaror kuchlanish yetkazib berilishini ta'minlaydi. IC paketi darajasida ajratish kondensatorining joylashuvi, quvvat/yer tekisligi dizayni va tarqatish orqali barcha zarba kuchlanishini boshqarish va shovqin chegarasi. Bir vaqtning o'zida kommutatsiya shovqini (SSN) to'g'ri quvvat taqsimlash arxitekturasi orqali boshqarilishi kerak.

Yuqori chastotali optimallashtirish

RF va millimetr to'lqinli IC paketlari minimallashtirilgan parazit induktivlik va sig'im talab qiladi. Boshqariladigan impedans uzatish liniyalari, yerga himoya qiluvchi tuzilmalar va ehtiyotkorlik bilan joylashtirish muhim dizayn elementlari hisoblanadi. Paket substrati materialini tanlash (past yo'qotishli dielektriklar) yuqori chastotali ishlashga sezilarli darajada ta'sir qiladi.

5.2 IC paketi uchun issiqlik dizayni

Issiqlik qarshiligi ko'rsatkichlari

Issiqlik qarshiligi parametrlari θJA (atrof-muhitga ulanish) va θJC (qutiga ulanish) IC paketining issiqlik ishlashini aniqlaydi. Pastroq qiymatlar samaraliroq issiqlik uzatish yo'llarini ko'rsatadi. Paketni tanlash eng yomon ish sharoitida ulanish harorati qurilmaning texnik xususiyatlari doirasida qolishini ta'minlashi kerak.

Miniatyurizatsiya muammolari

Yilni IC paketlari issiqlikni kichikroq hajmlarda to'playdi va issiqlik zichligini oshiradi. Paketlar va issiqlik qabul qilgichlar orasidagi issiqlik interfeysi materiallari (TIM) interfeys qarshiligini minimallashtirish uchun ehtiyotkorlik bilan tanlanishi kerak. Paket darajasidagi variantlar shakl omili bilan cheklanganligi sababli, tizim darajasidagi issiqlik yechimlari tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.

5.3 Mexanik kuchlanish va ishonchlilik

CTE mos kelmasligi oqibatlari

Kremniy qolip, IC paket substrati va PCB o'rtasidagi issiqlik kengayish koeffitsienti farqlari harorat o'zgarishi paytida kuchlanish hosil qiladi. Ushbu CTE nomuvofiqligi lehim birikmasining charchoqlanishiga, qolipning yorilishi va delaminatsiyaning buzilishiga olib keladi. Paket dizayni material tanlash va geometrik optimallashtirish orqali ushbu kuchlanishlarni hisobga olishi kerak.

Umumiy nosozliklar rejimlari

Odatdagi IC paketining nosozliklari quyidagilarni o'z ichiga oladi: qolipni biriktirish orqali delaminatsiya, sim bog'lanishining ko'tarilishi, lehim birikmasining yorilishi va kapsulaning yorilishi. Nosozlik mexanizmlarini tushunish material tanlash, dizayn qoidalari va ishonchlilik malakasini sinovdan o'tkazishga yordam beradi. Tezlashtirilgan hayot sinovi dala foydalanish muhitini ifodalovchi stress sharoitida IC paketining ishlashini tasdiqlaydi.

5.4 Ishlab chiqarish uchun dizayn

SMT muvofiqligi

IC paket dizaynlari lehim pastasini bosib chiqarish, komponentlarni joylashtirish va qayta oqimli lehimlashni o'z ichiga olgan SMT yig'ish jarayonlarini o'z ichiga olishi kerak. Yer naqshining geometriyasi, yostiqchalar maydoni va paketning tekislik xususiyatlari hajmli ishlab chiqarish paytida ishonchli lehim birikmasining shakllanishini ta'minlaydi.

Qayta oqim jarayoniga oid mulohazalar

Turli xil IC paket turlari qayta oqim harorati va issiqlik gradiyentlariga turlicha bardoshlilikka ega. Namlikka sezgirlik darajasi (MSL) yig'ishdan oldin ishlov berish va pishirish talablarini belgilaydi. Paket korpusi materiallari, qolipga yopishtiruvchi yopishtiruvchi moddalar va qolip aralashmalari parchalanmasdan bir nechta qayta oqim ta'siriga bardosh berishi kerak.

6. IC paketlarini ishlab chiqarish jarayoni

6.1 Qolipni tayyorlash

Gofretni yupqalashtirish

Ilg'or IC paketlari uchun orqaga silliqlash plastinka qalinligini 700-800 mkm dan 50 mkm gacha yupqalashtiradi. Yupqaroq qoliplar issiqlik ko'rsatkichlarini yaxshilaydi va qolip konfiguratsiyalarini qo'llab-quvvatlaydi. Qolipning yorilishining oldini olish va plastinka bo'ylab bir xil qalinlikni saqlash uchun jarayonni boshqarish juda muhimdir.

Gofretni kesish

To'g'rilash pichoq arralash, lazer bilan kesish yoki plazma bilan o'yib ishlov berish yordamida alohida qoliplarni ishlov berilgan plastinkadan ajratadi. To'g'rilash sifati qolip chetining yaxlitligiga va keyingi yig'ish samaradorligiga ta'sir qiladi. Muayyan IC paket konfiguratsiyalari uchun qolipni biriktirish plyonkasi (DAF) to'g'rilashdan oldin qo'llanilishi mumkin.

6.2 Qolipni ulash va o'zaro bog'lash

Qolipni biriktirish jarayoni

Qolip silikon qolipni IC paketi substratiga yoki qo'rg'oshin ramkaga epoksi yopishtiruvchi, lehim yoki evtektik qotishmalar yordamida biriktiradi. Qolip biriktiruvchi materialni tanlash issiqlik o'tkazuvchanligi, yopishish kuchi va stressni yutish talablarini muvozanatlashtiradi. Bo'shliqsiz biriktirish ishonchli issiqlik va mexanik ishlash uchun juda muhimdir.

Simlarni bog'lash va flip-chiplarni biriktirish

Simlarni bog'lash shtamp prokladkalari va o'ram simlari orasidagi ingichka simlarni ultratovush/termosonik payvandlash orqali o'zaro bog'liqlikni yaratadi. Chiplarni burish bir vaqtning o'zida ulanishlarni yaratish uchun oldindan shakllangan bo'rtmalarni massaviy qayta oqimlashni o'z ichiga oladi. Ikkala jarayon ham ishonchli IC o'ramini yig'ish uchun aniq hizalanishni va boshqariladigan bog'lash parametrlarini talab qiladi.

6.3 Kapsülleme jarayoni

Transfer va siqish qoliplash

Qoliplash kuchlari qizdirilgan EMC ni yig'ilgan IC paket birliklarini o'z ichiga olgan qolip bo'shliqlariga o'tkazadi. Siqish orqali qoliplash oldindan joylashtirilgan qoliplash birikmasiga bosim o'tkazadi, bu yupqa paketlar va katta panel formatlari uchun mos keladi. Qolip dizayni va jarayon parametrlari bo'shliq hosil bo'lishini, simni supurishni va paketning burilishini boshqaradi.

Panel darajasidagi qadoqlash

Ventilyatsiya qilingan IC paketlarini ishlab chiqarishda katta formatli substratlarda (masalan, 600 mm × 600 mm) panel darajasida ishlov berish tobora ko'proq qo'llaniladi. Ushbu yondashuv plastina darajasida ishlov berishga nisbatan ishlab chiqarish samaradorligi va xarajatlar tarkibini yaxshilaydi. Panelning burilish nuqtasini boshqarish va qolipni joylashtirish aniqligi asosiy jarayon muammolari hisoblanadi.

6.4 Substrat ishlab chiqarish

Qatlamlarni yig'ish dizayni

IC paketining substrat qatlamlari soni marshrutlash talablariga qarab ikki qatlamdan yigirma qatlamgacha o'zgaradi. Ustun dizayni elektr ishlashi va mexanik barqarorlikni optimallashtirish uchun signal, quvvat va yer qatlami tartiblarini belgilaydi. Yadro va yig'ish qatlami materiallari elektr va issiqlik talablariga qarab tanlanadi.

Mikroviya shakllanishi va sirt qoplamasi

Lazerli burg'ulash yuqori zichlikdagi IC paket substratlarida qatlamma-qatlam ulanishlarni ta'minlaydigan mikrovialar yaratadi. 75 μm dan past diametrli via ilg'or marshrutlash zichligini qo'llab-quvvatlaydi. Sirt qoplamalari — ENIG (Elektroless Nickel Immersion Gold), OSP (Organic Lehimlash Conservative) va boshqalar — prokladkalarni himoya qiladi va lehimlashni ta'minlaydi.

6.5 Sinov va sifatni ta'minlash

Elektr va vizual tekshirish

Avtomatlashtirilgan sinov uskunalari ( ATE ) IC paketining ishlashini elektr tekshiruvidan o'tkazadi. Rentgen tekshiruvi lehim bo'shliqlari va sim bog'lanish anomaliyalari kabi ichki nuqsonlarni aniqlaydi. Konfokal skanerlash akustik mikroskopi (CSAM) delaminatsiya va ichki yoriqlarni buzmasdan aniqlaydi.

Ishonchlilik testi

Malaka sinovlari tezlashtirilgan stress sharoitlari orqali IC paketining ishonchliligini tasdiqlaydi. Harorat aylanishi (T/C), yuqori haroratli ishlash muddati (HTOL), namlik sinovi va mexanik zarba uzoq muddatli ishlashni baholaydi. Sinov natijalari ishonchlilik ko'rsatkichlarini belgilaydi va potentsial nosozlik mexanizmlarini aniqlaydi.

7. IC paket texnologiyasidagi kelajakdagi tendentsiyalar

7.1 Chiplet arxitekturasi va ilg'or IC paketi

Modulli chiplet integratsiyasi

Chiplet arxitekturalari monolit SoClarni ilg'or IC paket texnologiyalari orqali o'zaro bog'langan kichikroq funktsional bloklarga ajratadi. Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) standartlashtirish ko'p sotuvchili chiplet ekotizimlarini ta'minlaydi. Ushbu yondashuv hosildorlikni oshiradi, heterojen jarayon tugunlarini aralashtirishni ta'minlaydi va bozorga chiqish vaqtini tezlashtiradi.

Heterojen integratsiya

Ilg'or IC paketlari tobora ko'proq turli xil texnologiyalarni - mantiq, xotira, analog, RF, sensorlarni - birlashtirilgan yig'ilishlar ichiga birlashtirmoqda. Ushbu heterojen integratsiya har bir funktsional blok uchun texnologiya tanlashda moslashuvchanlikni saqlab qolgan holda, diskret komponent yondashuvlari bilan imkonsiz tizim darajasidagi ishlashni ta'minlaydi.

7.2 IC paketi uchun yangi materiallar

ABF evolyutsiyasi

Keyingi avlod ABF materiallari 5 μm dan past bo'lgan chiziq/fazo o'lchamlarini nishonga oladi, bu esa IC paketlarining o'zaro bog'lanish zichligini oshirishni qo'llab-quvvatlaydi. Past yo'qotishli dielektrik variantlari yuqori chastotali dastur talablariga javob beradi. Material yetkazib beruvchilar ilg'or yarimo'tkazgich texnologiyasi tugun talablariga javob berish uchun ishlab chiqishni davom ettirmoqdalar.

Shisha substratni ishlab chiqish

Shisha substratlar organik alternativlarga nisbatan yuqori o'lchovli barqarorlik, tekislik va yuqori chastotali elektr xususiyatlarini taklif etadi. Faol sanoat rivojlanishi IC paketlarini qo'llash uchun shishani qayta ishlash muammolarini hal qiladi. Shisha asosidagi interposerlar va substratlar keyingi avlod yuqori samarali qadoqlash yechimlarini yaratishga imkon berishi mumkin.

7.3 Panel darajasidagi IC paketlarini ishlab chiqarish

Katta formatli ishlov berish

Panel darajasidagi qadoqlash ventilyatsiya konsepsiyalarini katta to'rtburchaklar panellarga kengaytiradi, bu esa o'tkazuvchanlik va iqtisodiy samaradorlikni sezilarli darajada yaxshilaydi. Uskunalar va jarayonlarni moslashtirish panelga xos muammolarni, jumladan, warpage boshqaruvi va panelga moslashtirishni hal qiladi. Ushbu ishlab chiqarish evolyutsiyasi yuqori hajmli dasturlar uchun IC paketlari narxini pasaytirishni qo'llab-quvvatlaydi.

7.4 Yuqori samarali IC paketi talablari

Sun'iy intellekt va HPC talablari

Sun'iy intellekt tezlatgichlari va yuqori samarali hisoblash tizimlari IC paketiga bo'lgan talablarni haddan tashqari o'tkazish qobiliyati, issiqlik tarqalishi va quvvat yetkazib berish imkoniyatlariga yo'naltiradi. Ilg'or sovutish integratsiyasi, quvvat yetkazib berish tarmog'ini optimallashtirish va ultra yuqori zichlikdagi o'zaro bog'liqliklar ushbu talabchan ish yuklamalari uchun keyingi avlod IC paket yechimlarini tavsiflaydi.

Paket tanlovi va yig'ish cheklovlari

Paket o'zining konturidan ko'proq narsani belgilaydi. Pinlarni tayinlash, maydonchaning geometriyasi, issiqlik yo'llari va tekshirishga kirish tasdiqlangan komponent va yig'ish jarayoniga mos kelishi kerak.

8. xulosa

IC qadoqlash kremniy qolipining elektrga qanday ulanishi, mexanik himoyasi va termal boshqarilishini belgilaydi. QFP va BGA dan tortib, flip-chip, ventilyator va 3D tuzilmalargacha, qadoqlash tanlovlari signal yaxlitligi, quvvat yetkazib berish, issiqlik tarqalishi va uzoq muddatli ishonchlilikka bevosita ta'sir qiladi. Ishlash va zichlik oshgani sayin, ABF substratlari, ilg'or o'zaro bog'lanishlar va mustahkam kapsulalar kabi material tizimlari tizimning umumiy ishlashi uchun juda muhim bo'lib qoladi.

Muhandislar uchun amaliy qo'llanma:

• Paketlarni faqat shakl omiliga emas, balki elektr va issiqlik talablariga qarab tanlang.

• SI/PI va marshrutlashdagi to'siqlarning oldini olish uchun paket va PCB stack-up dizaynini erta muvofiqlashtiring.

• Ishonchlilik ma'lumotlarini ko'rib chiqing va mexanik kuchlanishni, ayniqsa kichik chastotali yoki yuqori quvvatli qurilmalar uchun hisobga oling.

IC paketining asoslarini aniq tushunish barqaror ishlashni ta'minlashga yordam beradi va keyingi loyihalash xavflarini kamaytiradi.