Sự thiếu hụt mạch tích hợp toàn cầu từ năm 2020 đến 2022 nhắc nhở chúng ta về tầm quan trọng của mạch tích hợp. chúng làm cho việc sản xuất hàng loạt các thiết bị điện tử hiện đại trở nên khả thi. một đặc điểm quan trọng của mạch tích hợp hiện nay là gói. giống như bảng mạch mà chúng gắn vào, chúng cần một lớp nền đặc biệt. vì vậy, chúng ta phải hiểu tại sao các mặt phẳng là một phần quan trọng của cấu trúc mạch tích hợp. Do vậy, hướng dẫn này tìm kiếm một mặt phẳng mạch tích hợp, cách các nhà sản xuất sản xuất và áp dụng nó, và các kỹ thuật sản xuất liên quan đến quá trình sản xuất. Vào cuối cùng của hướng dẫn này, bạn sẽ biết tất cả những gì bạn muốn biết về nền IC.
nội dung
mạch tích hợp là gì?
phân loại của các mạch tích hợp
các ứng dụng cho các thiết bị mạch tích hợp
các thuộc tính của một bảng mạch tích hợp
công nghệ sản xuất mạch tích hợp
công nghệ sản xuất của các mạch tích hợp
sự khó khăn trong việc sản xuất các mạch tích hợp
thành phần và chi phí của gói mạch tích hợp
kết luận
mạch tích hợp là gì?
với các mạch tích hợp
Một bảng mạch tích hợp (hoặc một bảng mạch tích hợp IC) là vật liệu cơ bản của gói IC. Ngoài việc bảo vệ IC trần truồng, chúng cũng giúp kết nối giữa IC và mạng lưới PCB. do đó, một mặt phẳng ảnh hưởng tới hiệu năng của mạch điện.
Chúng bao gồm nhiều lớp và lõi hỗ trợ ở giữa. ngoài ra, một mặt phẳng ic bao gồm một mạng lưới của các lỗ hồng và các đĩa hợp dẫn. thông thường, mật độ của chúng lớn hơn mật độ của một pcb thông thường. do đó, việc sản xuất chúng có thể rất phức tạp.
phân loại của các mạch tích hợp
để xây dựng một miếng silicon tích hợp
các bảng mạch tích hợp đa dạng, chủ yếu được chia thành ba loại. Các phân loại này bao gồm các loại bao bì/ bao bì, công nghệ dính và các thuộc tính/ đặc tính của vật liệu. ngoài ra, chúng ta có thể chia chúng thành các ứng dụng khác nhau.
theo kiểu đóng gói
trên bảng mạch xanh dương
kiểu đóng gói mô tả loại phương tiện. do đó, mỗi gói có thể yêu cầu một loại nền khác nhau.
Mảng IC mảng hình cầu: Loại nền này phù hợp với các gói IC có số pin lớn (300). Về bản chất, chúng ta có thể khen ngợi hiệu năng điện và nhiệt tuyệt vời của nó.
bộ xử lý nền mạch: loại nền này được thu nhỏ, loại mỏng. Do vậy, nó phù hợp với một gói chip đơn nhỏ (CSP) với số ít chân.
rebo chip integrated circuit board: kiểu nền này phù hợp nhất với các kết nối chip bị sụp đổ được điều khiển trong gói chip scale package (fccsp). do đó, nó có khả năng bảo vệ nhiệt tốt, ngăn chặn mất điện và nhiễu tín hiệu.
Mô-đun mạch tích hợp đa-chip: Các bo mạch tích hợp trong gói này có thể chứa nhiều mạch tích hợp. mỗi biểu tượng có thể có các chức năng khác nhau. vì vậy, nền móng phải nhẹ. Tuy nhiên, do các thuộc tính của các mạch điện tử MCM, mặt cắt có thể không bị nhiễu âm thanh, có thể không có đường dẫn tốt hoặc nhiệt nhiệt tốt.
các mạch tích hợp với các mảng lưới hình cầu hàn
Bằng cách sử dụng công nghệ kết dính
công nghệ kết nối mô tả cách mạch tích hợp được kết nối với một gói hoặc một mạch ngoài. tương tự, mỗi liên kết có thể yêu cầu một lớp lót với các thuộc tính riêng.
đường hợp: đây là phương pháp hàn thông thường nhất. Thông thường, người điều khiển hoặc máy móc sẽ chuyển dây nối trên một con chip tới một gói/ thiết bị hoặc một mạch bên ngoài.
Gói đường gióng chỉ dẫn được hiển thị trong gói DIP
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
TAB: Mô tả sự sản xuất của các mạch in linh hoạt (FPC), trong đó các nhà sản xuất hợp các mạch tích hợp với các đầu điện chính xác trên một mặt phẳng dựa trên polymer.
hình ảnh con chip được lùi lại trên một mặt phẳng thụ động
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
theo thuộc tính vật liệu
Bởi vì các mạch tích hợp có các chức năng khác nhau, các lớp phủ của chúng sẽ yêu cầu các loại vật liệu và các thuộc tính khác nhau. Thông thường nhất là:
các nhà sản xuất sử dụng nhựa để tạo ra các loại mặt cơ bản này. Do vậy, chúng có thể được tạo bởi một bộ phim bộ phận (ABF), một vật liệu epoxy hoặc một vật liệu bi-malimide tri-bromide (BT).
Flex: Chúng tôi sử dụng polyimide hoặc polyimide để làm vật liệu này. tất cả đều có các tính năng điện và hệ số giãn nhiệt tương tự.
gốm sứ: chúng tôi sử dụng vật liệu gốm sứ để làm loại nền này. thông thường, nó được tạo thành từ nhôm, silicon, hoặc nhôm.
các ứng dụng cho các thiết bị mạch tích hợp
cài đặt mạch tích hợp vào mô-đun ram
chúng ta có thể sử dụng các tấm IC để:
gói chip lưu trữ
của hệ thống điện tử vi mô
Gói chip RF
Gói chipset bộ xử lý
các mạch tích hợp trong các thiết bị liên lạc tốc độ cao
Chúng ta có thể tìm thấy những con chip này trong các ứng dụng thực tế và gói của chúng (một nền mạch tích hợp làm cho nó có thể), ví dụ
những thiết bị thông minh như điện thoại thông minh và máy tính bảng
Các sản phẩm máy tính xách tay, máy in và bộ nhớ (như các mô-đun RAM)
thiết bị y tế
viễn thông
hàng không vũ trụ và quân sự
máy móc công nghiệp
các thuộc tính của một bảng mạch tích hợp
một công nhân cầm một miếng silicon
các nền mạch tích hợp có rất nhiều thuộc tính và thuộc tính. Một số trong số đó bao gồm:
trọng lượng nhẹ: các mạch tích hợp thường rất nhẹ. chủ yếu là do các vật liệu mà họ sử dụng.
đáng tin cậy: các lớp phủ này tạo ra một lớp bảo vệ xung quanh mạch tích hợp. vì vậy, chúng phải được tạo ra từ vật liệu rắn.
yêu cầu ít dây và các điểm hàn hơn: một mặt phẳng IC thường nhỏ hơn so với một mặt phẳng PCB thông thường. do vậy, chúng cần ít dây và các điểm hàn hơn.
nhỏ gọn: các thiết kế điều khiển mạch tích hợp được sử dụng. do đó, chúng cần ít vật liệu hơn để xây dựng.
bền vững: mặc dù kích thước của nền IC rất nhỏ, nhưng nó rất mạnh mẽ.
công nghệ sản xuất mạch tích hợp
máy phát hiện các con chip trên silicon
các mạch tích hợp có ba phương pháp sản xuất. Chúng bao gồm:
trừ là phương pháp sản xuất thông thường nhất của ic và pcb. nó bao gồm việc đầu tiên áp dụng một lớp đồng vào tấm bằng đồng. Tiếp theo, các nhà sản xuất mặt cắm màng khối để bảo vệ các mạch điện và các lỗ. cuối cùng, các nhà sản xuất sẽ loại bỏ bất kỳ mảnh đồng nào không cần thiết.
thêm một phương pháp (ap): các nhà sản xuất áp dụng một mặt phẳng cách ly cho các mạch điện. nhân tiện, chất cách ly sẽ chứa chất xúc tác ánh sáng. Tiếp theo, các nhà sản xuất sẽ chọn lọc lưu trữ hóa chất đồng trên sân vận động.
Tiện hành Semi-added (MSAP) cải tiến: phương pháp này sẽ làm mỏng một lớp đồng trên tấm chính. Tiếp theo, các nhà sản xuất sẽ áp dụng một mức bảo vệ trên các khu vực không thể hoặc không cần thiết. Sau đó, các nhà sản xuất làm mạ điện và tô các hóa chất chống thổi trên nền tảng. Tiếp theo, các nhà sản xuất sẽ tinh lọc một mặt chất lượng bằng một quá trình khắc nhanh để loại bỏ dữ liệu của đồng.
công nghệ sản xuất của các mạch tích hợp
phụ nữ vận hành dây chuyền của nhà máy sản xuất
các mẫu đồng và mạ điện: liên quan đến việc chuẩn bị các vật liệu bằng đồng và được tạo hình. vì vậy, công nghệ này cần phải điều chỉnh độ dày và hình dạng của đồng. vì vậy, đây là bước đầu tiên trong quá trình sản xuất.
màng kháng hàn: điều này bao gồm việc áp dụng màng kháng hàn lên nền. các nhà sản xuất mặt phẳng sẽ sử dụng kết hợp các kỹ thuật và thiết bị in vẽ khử răng cưa để điều khiển các lỗ thông qua.
bề mặt: quy trình này bao gồm đánh bóng và đánh bóng một bề mặt để đảm bảo rằng nó có một bề mặt đồng nhất.
kiểm tra: các nhà sản xuất phải kiểm tra tính nguyên vẹn và độ tin cậy của mặt lưới cuối cùng trong quá trình này.
sự khó khăn trong việc sản xuất các mạch tích hợp
Bởi vì quy trình sản xuất một bảng mạch tích hợp có thể rất phức tạp, nên có rất nhiều thách thức. vì vậy, một số khó khăn bao gồm:
sản xuất các mạch tích hợp
một hình ảnh cận cảnh của việc cắt khí dầu lỏng
Do kích thước và đồng nhất của một mặt phẳng IC, chúng có thể rất mỏng và bị méo mó. Hơn nữa, điều này đặc biệt đúng cho các vật liệu cơ bản có chiều rộng nhỏ hơn 0.2 mm. chúng tôi có thể kiểm soát và ngăn chặn sự biến đổi trong một mặt phẳng bằng cách cung cấp các tham số lưới và vị trí lưới được cải thiện. ngoài ra, chúng ta cần phải chú ý đến quá trình thu hẹp để có hiệu năng tốt nhất.
công nghệ sản xuất vi lỗ
Công nghệ này bao gồm việc ứng dụng các lỗ khoan bằng tia la-ze và các lỗ mạ điện, mặt nạ bảo mật và tô đầy đồng. Tương tự, việc áp dụng công nghệ này có thể rất khó khăn do kích thước nhỏ của hầu hết các mạch tích hợp và các mặt phẳng của chúng. tuy nhiên, chúng tôi có thể sử dụng mặt nạ mù và mặt nạ bảo vệ để làm cho việc khoan lỗ laser dễ dàng hơn.
công nghệ mạ và mạ đồng
Các cấu phần bên ngoài có thể rất phức tạp, đặc biệt cho các kích thước hình dạng nhỏ. Các đặc điểm của công nghệ này là thiết bị điều khiển mạch điện và bù đắp, kiểm soát công nghiệp đồng mạ đồng đều và sản xuất dây mỏng. và những kỹ thuật này cũng liên quan đến việc kết dính.
màng kháng hàn
một mặt phẳng với các điểm hàn và các màng chống
tạo ra màng kháng hàn là rất quan trọng đối với quá trình sản xuất của các tấm IC. vì vậy, mặt phẳng của một mạch tích hợp thường không quá 10 um. ngoài ra, sự khác biệt kích thước giữa mặt nạ hàn và đĩa hàn không nên lớn hơn 15 micron. Vì vậy, so với PCB, việc áp dụng màng khức hàn trên một mặt phẳng IC cần phải được cẩn thận hơn. Do đó, chúng tôi phải sử dụng công nghệ, thiết bị và quy trình đặc biệt để in màng kháng hàn và lỗ thông qua.
đánh bóng bề mặt
công nhân kiểm tra bảng mạch tích hợp trong nhà máy
các mặt phẳng bao gồm việc đánh bóng và kết hợp các mạch tích hợp. nó có thể không phức tạp như các bước khác trong quá trình sản xuất, nhưng vẫn cần được cẩn thận. vì vậy, chúng ta phải tập trung vào việc đảm bảo rằng bề mặt của một mặt cơ bản là đều đặc biệt. Thông thường, các nhà sản xuất sử dụng vàng chanh hóa học (ENIG) hoặc vàng chanh hóa học (ENEPIG) cho các xử lý bề mặt.
kiểm tra khả năng và công nghệ kiểm tra độ tin cậy sản phẩm
một mẫu thử nghiệm mạch tích hợp nhỏ dưới kính hiển vi
giai đoạn cuối của quá trình sản xuất. Điều đáng chú ý là các nhà sản xuất yêu cầu các kỹ thuật và quy trình kiểm tra khác nhau để kiểm tra và đảm bảo tính nguyên vẹn của toàn bộ bản mạch tích hợp. ngoài ra, nó đòi hỏi các nhà điều hành và kỹ thuật có kinh nghiệm và quen thuộc với những công nghệ và công nghệ này.
thành phần và chi phí của gói mạch tích hợp
người công nhân này đi qua sàn nhà máy sản xuất wafer của intel.
Nguồn: Picryl
vật liệu là thành phần chính của bao bì. vì vậy, tùy thuộc vào vật liệu, nó là khía cạnh đắt nhất. Tương tự như vậy, một đáy có thể là gốc (cứng), mềm/ linh hoạt hoặc gốm. đồ gốm sứ thường đòi hỏi thời gian sản xuất lâu hơn. Ngược lại, một mặt phẳng linh hoạt và khối đặc thường cần thời gian tương tự để tạo ra.
một khía cạnh then chốt khác của gói IC là mỏng mỏng điện phân. Các tấm nền mạch tích hợp đòi hỏi phải có độ đồng đều hoàn toàn, mật độ là 1,5 μm. Nhân tiện, giá thành của tấm mỏng điện phân đồng cao hơn tấm mỏng đồng thông thường.
kết luận
hướng dẫn nêu trên khám phá tất cả các khía cạnh của nền mạch tích hợp. chúng có rất nhiều điểm tương tự với một mặt phẳng pcb. tuy nhiên, do quy mô của chúng, chúng chuyên nghiệp hơn. ngoài ra, các mạch tích hợp và các vật liệu của chúng cũng hơi khác nhau.
tuy nhiên, việc sản xuất các mặt phẳng ic và pcb đòi hỏi các nhà sản xuất có kinh nghiệm. Ví dụ, các nhà lãnh đạo ngành có thể mua các vật liệu tốt nhất và sử dụng công nghệ mới nhất để sản xuất các bảng mạch chất lượng cao. Từ kiểm tra thiết kế Gerber cho đến kiểm tra chính xác sản phẩm, PCB của chúng tôi là sự lựa chọn rõ ràng cho sản lượng cao. tuy nhiên, chúng tôi hy vọng bạn sẽ thấy hướng dẫn này rất hữu ích. Cảm ơn bạn đã đọc.