khi bạn nhìn thấy từ đó; gói IC, điều đầu tiên bạn nghĩ đến là gì?
Tất nhiên là bảo vệ rồi. Hoặc an toàn. bất cứ từ nào bạn chọn đều được chấp nhận. đó là vì các gói mạch tích hợp làm cho chất bán dẫn sống lâu hơn.
nếu bạn là một kỹ sư, bạn nên biết về chúng. Điều này sẽ giúp đỡ nếu bạn sử dụng chúng để làm cho các bán dẫn của bạn hoạt động trong nhiều năm mà không bị hỏng.
nếu bạn không biết về mạch tích hợp, nó không quan trọng. chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về vấn đề này sau.
Nhưng nó hoạt động như thế nào?
các gói mạch tích hợp làm cho mỗi con chipbảng mạch intấm ván được bảo vệ khỏi áp lực và các yếu tố có thể.
vậy, bạn đã sẵn sàng để tìm hiểu thêm về các gói ic? và sau đó chúng ta sẽ đi vào bài báo.
nội dung
1. mạch tích hợp là gì?
các loại mạch tích hợp khác nhau
vật liệu cần thiết cho việc gói và lắp ráp mạch tích hợp là gì
các vật liệu đính kèm ở lõi ống
5. chất kín
nối đường dẫn
7-Chip kết nối
thiết kế gói mạch tích hợp
băng bó
1. mạch tích hợp là gì?
chúng tôi định nghĩa đơn giản là gói ics, cũng được gọi là gói mạch tích hợp.
vì vậy, nó có nghĩa là bất cứ bộ phận nào có các thiết bị bán dẫn. và bao bì là một vỏ bao quanh các thiết bị điện tử. ngoài ra, mục đích chính của nó là ngăn chặn thiết bị:
tổn thương cơ thể
ăn mòn
Nhưng đó không phải là tất cả.
Nó cũng hoạt động như một nền tảng cho phép các liên lạc điện được cài đặt trên nó để kết nối với một PCB.
khi nói đến gói ic, có những lựa chọn khác nhau để xem xét. đó là vì có rất nhiều loại mạch điện có sẵn. ngoài ra, các mạch này có các yêu cầu khác.
đóng gói mạch tích hợp ở giai đoạn nào là quan trọng?
thông thường, gói ic là giai đoạn sản xuất cuối cùng của các thiết bị bán dẫn. vì vậy, trong giai đoạn này, các thành phần bán dẫn được bảo vệ trong vỏ. Và cái hộp này làm một việc. nó bảo vệ các thiết bị hư hỏng của các bộ phận bên ngoài. ngoài ra, nó cũng ngăn chặn sự ăn mòn.
Và đây là những gì đã xảy ra.
đóng gói là một cái nắp đóng gói. nó bảo vệ các thiết bị. nó cũng giúp thúc đẩy các thành phần quan trọng. Một trong số đó là sự tiếp xúc điện. các bộ phận này giúp truyền tải các tín hiệu tới các thiết bị điện tử.
lịch sử của các gói mạch tích hợp
kể từ những năm 1970, công nghệ đóng gói mạch tích hợp đã phát triển ổn định. Ban đầu, chúng bắt đầu với một gói BGA. Hầu hết mọi ngườinhà sản xuất điện tửTôi đã từng dùng nó.
Nhưng sau đó, vào đầu thế kỷ 21, các sản phẩm mới được thay thế bằng các gói dây kim loại.
Họ gọi những giống mới này là:
Gói phẳng vuông nhựa
Gói nhỏ gọn siêu mỏng
Theo thời gian, một số nhà sản xuất như Intel đã đưa ra các gói mảng lưới phẳng.
Trong thời gian này, các mảng đá cuộn (FCBGAs) đã vượt qua BGA. Bởi vì FCBGAs chứa nhiều chân hơn các thiết kế bao bì khác.
Ngoài ra, trái với các cạnh, FCBGA có các tín hiệu đầu vào và đầu ra trên toàn bộ chip.
các loại mạch tích hợp khác nhau
có khoảng mười loại gói khác nhau. nhưng trong bài viết này, chúng tôi sẽ liệt kê bốn.
2. 1 gói cài đặt thông qua các lỗ
gói này là cấu trúc cài đặt cho các linh kiện điện tử. Chúng bao gồm việc sử dụngdẫn đến(Pb) Trên một bộ phận được chèn vào một lỗ hồng PCB.
chúng cũng được hàn gắn với đĩa hàn ở mặt sau. điều này được thực hiện bằng cách sử dụng máy móc để lắp đặt. hoặc bằng cách sử dụng một bộ phận thủ công.
Gói cài đặt lỗ hồng là sự lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị không phù hợp với bề mặt. một ví dụ về việc giải nhiệt năng lượng bán dẫn và các kích thước lớnTransformers.
2. 2 Gói bề mặt
Gói IC gắn trên bề mặt là phương pháp cài đặt các linh kiện điện tử trực tiếp vào bên ngoài của một PCB.
Bất kỳ thiết bị điện tử nào sử dụng phương pháp đóng gói IC này đều là thiết bị gắn trên bề mặt (SMD).
ngoài ra, sự xuất hiện của công nghệ đóng gói bề mặt đã nuốt chửng các bao bì thông qua các lỗ.
Tại sao điều này lại xảy ra?
đó là vì smt hỗ trợ sản xuất tự động hóa ngày càng nhiều. và nó có thể cải thiện chất lượng và giảm chi phí.
Nhưng đó không phải là tất cả.
Gói bộ phẳng có một nền cho phép lắp đặt nhiều bộ phận vào một vùng cụ thể.
hơn nữa, smt nhỏ hơn so với việc cài đặt lỗ thông qua. điều này là do đường gióng chỉ dẫn của nó nhỏ hơn hoặc không có đường gióng chỉ dẫn. Ngoài ra, nó còn có các đặc điểm sau:
chạm phẳng
các kiểu khác nhau hoặc các đường dây ngắn
các thiết bị cuối bên ngoài các bộ phận
ma trận hàn cầu
2. 3 gói cấp chip
một tên khác cho gói chip là gói kích thước chip. Nó được đặt tên vì nó là một trong những gói nhỏ có kích cỡ chip.
Nhưng đó không phải là tất cả.
Đối với các gói IC phù hợp với các tiêu chuẩn chip, nó phải đáp ứng các tiêu chuẩn sau:
Một quý tộc độc thân
Gói để lắp đặt trực tiếp trên bề mặt
diện tích nhỏ hơn kích cỡ con chip 1.2 lần
Năm 1993, Gen Murakami của Hitachi Cable và Junichi Kasai của Fujitsu đã đưa ra ý tưởng này. Tuy nhiên, Mitsubishi Electric đã tạo ra khái niệm đầu tiên.
Nhưng còn nhiều hơn thế nữa.
công nghệ chip cần những điều kiện sau:
đầu tiên, lớp trung gian tạo ra quả bóng hoặc đĩa hàn phải cố định chip. Gói này tương tự với kỹ thuật gói mảng hình cầu lùi.
thứ hai, đĩa hàn có thể được in trực tiếp hoặc khắc trên silicon. điều này dẫn đến việc đóng gói gần như có kích cỡ của một lõi silicon. Một ví dụ hoàn hảo về gói này là gói WL-CSP (Water-Chip-Level Package) hoặc WLP (Water-Level Package).
vào những năm 1990, wl csp bắt đầu sản xuất. nhưng nhiều công ty bắt đầu sản xuất hàng loạt vào đầu thế kỷ 21. công ty kỹ thuật bán dẫn tiên tiến là một ví dụ tuyệt vời về việc sản xuất hàng loạt wl csp.
2. 4 mảng hình cầu
Một mảng hình cầu là một gói được sử dụng để cài đặt một bộ xử lý vĩnh việc.
Nhưng đó không phải là tất cả.
Nó cũng cung cấp nhiều chân nối tiếp hơn so với các gói cắm phẳng hoặc hai cột.
vậy, phần hay nhất của gói này là:
Bạn có thể sử dụng toàn bộ bề mặt dưới cùng, không chỉ ngoại vi. và kết nối với một đường dẫn đến một quả bóng hay một sợi dây.
Còn nhiều nữa.
Các hình cầu hoặc đường này kết nối lõi ống với các gói trung bình ngắn hơn, chỉ có hình chu vi. cuối cùng, gói phần mềm mang lại tốc độ cao hơn và hiệu năng tốt hơn.
Ngoài ra, với tư cách là một kỹ sư, bạn cần kiểm soát chính xác để hàn các thiết bị BGA. Đó là bởi vì nó là một hệ thống rất phức tạp. vì vậy, hầu hết các công ty đều tự động hóa quy trình để tránh sai sót.
vật liệu cần thiết cho việc gói và lắp ráp mạch tích hợp là gì
vật liệu cần thiết cho việc xây dựng các gói khác nhau.
Tại sao?
đó là vì ba yếu tố tạo nên nền tảng của một gói. Chúng là:
thuộc tính hóa học
hiệu năng vật lý
đặc tính điện
Nhưng đó không phải là tất cả.
hiệu suất của gói cũng là một hạn chế.
bây giờ, hãy nhìn sâu vào ba vật liệu đóng gói chính.
3. 1 vật liệu khung đường gióng chỉ dẫn
vật liệu khung đường dây là vật liệu đóng gói chính. vì vậy, các kỹ sư chủ yếu sử dụng chúng cho các xử lý bề mặt liên kết dây và các chip kết nối dây. vàng và bạc là một ví dụ hoàn hảo.
các lớp phủ này được bôi vào vùng hàn bên trong bằng cách chấm chấm. làm như vậy, bạn sẽ tiết kiệm được rất nhiều tiền. đó là vì kim loại quý không dễ dàng kết hợp với chất niêm phong.
3.2 Đối với gói gốm sứ
Inconel hoặc Alloy 42 là một lựa chọn phổ biến cho các gói gốm sứ. Tại sao? bởi vì có một mối liên hệ giữa hợp kim và cte. bởi vì gốm sứ mỏng manh, nó là một tính năng quan trọng.
tuy nhiên, cte thấp có thể gây ảnh hưởng xấu. Nếu bạn lắp đặt các bộ phận cuối cùng của các thiết bị gắn trên bề mặt, trường hợp sẽ tồi tệ hơn. tuy nhiên, kích cỡ của cte đóng vai trò quan trọng. chúng ta có thể liên kết tất cả mọi thứ với sự không phù hợp của các nền tảng pcb thông thường.
chúng ta cũng phải lưu ý rằng kim loại cte thấp có uy tín khi sử dụng như một khung dây dẫn. chúng rất phù hợp với các loại nhựa và gốm sứ.
tuy nhiên, vật liệu khung dây đồng thường là một sự lựa chọn lý tưởng cho các bộ bao bì nhựa được gắn trên bề mặt. đó là bởi vì họ có khả năng và sự tuân thủ để đảm bảo các điểm hàn.
Nhưng đó không phải là tất cả.
đồng cũng có khả năng dẫn điện cao hơn, đó là một lợi thế lớn.
3. 3 vật liệu ép
Đối với các gói IC, bạn có thể dùng khung đường dẫn thay cho vật liệu lưới. Khi bạn có rất nhiều I/O, chúng sẽ hữu ích. Hoặc có thể bạn đang tìm kiếm mức độ hiệu suất cao.
Nhưng anh nên biết.
từ những năm cuối thập niên 70, lớp phủ đã tồn tại. sau đó họ sử dụng nó cho hệ thống chip trên bo mạch. Vì vậy, nếu bạn nhìn vào con chíp, bạn sẽ nhận thấy một cái gì đó. nó có tất cả các thành phần cần thiết trong gói phần mềm.
ngoài ra, nó có một gói trong vị trí ban đầu.
ngoài ra, đóng gói là một lựa chọn kinh tế. nó thậm chí còn giá cả phải chăng hơn một tấm gốm sứ mỏng. vì vậy, vì giá trị kinh tế của nó, hầu hết các kỹ sư sử dụng nó rộng rãi.
ngoài ra, các kỹ sư thích các lớp sơn hữu cơ mới nhiệt độ cao hơn. và không chỉ vì giá cả phải chăng. nhưng chúng có các thuộc tính điện ưu tiên hơn. một ví dụ điều khiển là sự tiếp xúc thấp hơn.
các vật liệu đính kèm ở lõi ống
các vật liệu gắn kết lõi ống rất tốt cho việc kết nối lõi ống. quá trình này ban đầu có vẻ dễ dàng, nhưng nó có các yêu cầu khác nhau. tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, việc kết nối chip là lý tưởng để kết hợp các đầu nối với đầu nối. Vì vậy, nó dẫn nhiệt. nhưng trong một số trường hợp, nó dẫn điện.
ngoài ra, các vật liệu kết nối trong quá trình kết nối của con chíp phải không có chân không. bằng cách này, bạn có thể tránh các điểm nóng trên con chíp. khi năng lực của chip được cải thiện, nó sẽ có thêm giá trị.
5. chất kín
chất niêm phong giống như miếng cuối cùng của gói ic. vì vậy, nó có chức năng bảo vệ chính. các chất niêm phong bảo vệ các đường gắn kết và các con chíp để tránh hư hỏng môi trường và vật lý.
Vì vậy, bạn cần phải áp dụng nó một cách chính xác và cẩn thận. Điều này ngăn chặn các dây chuyển động mà có thể làm cho các dây bị ngắt mạch với nhau.
Nhưng đó không phải là tất cả.
Có ba loại vật liệu gói cơ bản là hữu ích khi nói về gói IC:
5. 1 nhựa epoxy và nhựa epoxy
nhựa epoxy và hỗn hợp nhựa epoxy rất phổ biến trong các nhà sản xuất. sau tất cả, nhựa hữu cơ là phổ biến nhất trong các ứng dụng kỹ thuật kết cấu. ngoài ra, nó là sự kết hợp có lợi của hiệu năng nhiệt và hiệu năng, giá cả phải chăng.
5. 2 vật liệu nhựa silicon
vật liệu nhựa silicon là loại thuốc phong phú thứ hai. chúng rất hữu ích cho các mạch tích hợp. không nghi ngờ gì nữa, phương pháp chế biến và bảo quản của vật liệu silicon cũng tương tự như các loại nhựa hữu cơ.
tuy nhiên, vật liệu này không phải là nhựa hữu cơ.
có hai dạng cơ bản của nhựa silicon:
Nhiệt độ lưu huỳnh (RTV)
loại chất làm phân hủy
bạn cũng có thể được cố hóa (để chuyển đổi silicon thành khối đặc) thông qua các cơ chế khác nhau. tùy thuộc vào loại vật liệu silicon mà bạn chọn.
cao su có thể được lưu huỳnh tại nhiệt độ phòng, bạn có thể được lưu huỳnh theo các cách sau:
chất xúc tác
tiếp xúc với độ ẩm (độ ẩm trong nhà)
mặt khác, cách phổ biến nhất để làm cứng nhựa là làm nóng. tuy nhiên, bạn chỉ có thể sửa chữa các loại dung dịch sau khi làm tan chảy.
silicon là một lựa chọn phổ biến cho các csp. Bởi vì chúng có tính linh hoạt trong một phạm vi nhiệt độ nhất định (-650-1500 độ C).
5. 3 polyimide
loại niêm phong này không được ưa chuộng như loại niêm phong đầu tiên trong danh sách. ngoài ra, nó hiếm khi xuất hiện trong công thức chất kết dính. Nhưng khi nói đếnbảng mạch in linh hoạtvâng. do các đặc tính có lợi, nó là một lựa chọn tốt, ví dụ:
kháng chất hóa học đáng kể
hiệu năng điện ấn tượng
Khá bền
Sức mạnh kéo giãn tuyệt vời
sự ổn định trong phạm vi nhiệt độ rộng
Khả năng chịu nhiệt
Nhiệt độ hoạt động rộng từ 2000 đến 3000 độ C
nối đường dẫn
đường dây là một công nghệ được sử dụng cho việc sản xuất các thiết bị bán dẫn. Nó cũng bao gồm các nối kết giữa các mạch tích hợp hoặc các thiết bị bán dẫn khác và các gói của chúng.
Nếu bạn có kết nối IC với các thiết bị điện tử khác, việc kết nối dây cũng thuận tiện. hoặc bạn muốn thiết lập một kết nối giữa hai bộ pcb. phương pháp này là hiệu quả nhất. bạn có thể sử dụng nó ở tần số trên 100 hertz.
các vật liệu sau đây tạo nên đường hợp:
bạc
kim loại nhôm
Vàng
đồng
dây chuyền vàng là rất phổ biến trong các dây chuyền. tuy nhiên, nếu bạn có một môi trường lắp ráp giàu nitơ, dây đồng là một lựa chọn tốt.
nếu bạn muốn một thay thế kinh tế, bạn có thể sử dụng dây nhôm để dán.
Các bộ phận hàn có ba dạng:
nhiệt độ phòng siêu âm
áp lực nóng
Hàn bóng siêu âm
liên kết siêu âm bao gồm các chip và mặt nạ. ngoài ra, trước tiên, nó sử dụng một lỗ trên bề mặt của bộ phận.
nếu bạn muốn kết nối một mạch tích hợp silicon vào một máy tính, tốt nhất là sử dụng một siêu âm hàn. quy trình này giúp lắp ráp các bộ phận của cpu. vì vậy, nó tích hợp mạch điện tử của máy tính xách tay và máy tính cá nhân.
nhiệt áp sát liên quan đến sự kết hợp giữa hai kim loại với nhiệt và lực. quy trình này giúp bảo vệ các gói thiết bị và cấu trúc điện khỏi các bề mặt.
7-Chip kết nối
các phím chip hoạt động ở mức chip. Nó giúp tạo ra:
quang điện tử
hệ thống điện tử vi mô (mems)
vi điện tử
công ty hệ thống điện tử nano (nems)
công nghệ đóng gói này đảm bảo sự ổn định cơ khí và niêm phong. ngoài ra, nó có đường kính 12 inches và được sử dụng để sản xuất thiết bị vi điện tử. trong khi so sánh, các hệ thống điện cơ điện tử/ nems có đường kính từ 4 đến 8 inches.
liên kết tinh thể giúp bảo vệ các cấu trúc nội bộ nhạy cảm của MEMS và MEMS khỏi các ảnh hưởng môi trường. ví dụ về tác động môi trường:
các loài oxy hóa
nhiệt độ
độ ẩm
áp suất cao
vì vậy, gói này nên đáp ứng các yêu cầu sau:
nhiệt tan đi
để duy trì dòng chảy năng lượng và thông tin
giữa các yếu tố công nghệ khác nhau
khỏi môi trường
tương thích với môi trường xung quanh
thiết kế gói mạch tích hợp
thế hệ tiếp theo của thiết kế gói ics là cách tốt nhất để đạt được các mục tiêu sau:
mật độ chức năng
tích hợp khác nhau
tỷ lệ silicon
Hơn nữa, nó là sự lựa chọn lý tưởng cho việc giảm kích thước gói tổng thể cho nhiều ứng dụng.
do vậy, đóng gói giống nhau và không giống nhau cung cấp một cách để thực hiện các mục tiêu sau:
tăng tốc thời gian ra thị trường
khả năng sản xuất silicon
các đặc điểm nâng cao thiết bị
Ngày nay, các nền tảng công nghệ IC khác nhau đã xuất hiện, chúng đáp ứng các điều kiện sau:
Hiệu năng cao
Tối ưu hóa nguồn điện
hiệu quả về chi phí
chúng đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau, ví dụ:
trí tuệ nhân tạo
điện toán hiệu năng cao (hpc)
không gian
Dược phẩm
Internet of Things
công nghệ xử lý máy tính di động
xe hơi
5G
thực tế ảo
thực tế gia tăng
nhưng chúng ta phải chú ý đến công nghệ đóng gói mạch tích hợp mới.
chúng tạo ra những nút cổ chai độc đáo cho các phương pháp đóng gói và công cụ thiết kế lỗi thời.
vì vậy, nếu nhóm thiết kế của bạn phải sử dụng các gói ic mới, họ phải làm một điều.
họ phải làm việc chăm chỉ để tối ưu hóa và xác minh toàn bộ hệ thống kỹ thuật của họ. điều này có nghĩa là bạn không thể dừng lại trên một phần tử đơn, bạn phải chạy tất cả các phần tử.
và bạn nên biết sự thật này:
Các thiết kế một bộ phận bộ phận nhỏ hoặc dựa trên các bộ phận dựa trên các chất lượng chồng rất giống với các bộ phận IC truyền thống. Các nhà sản xuất PCB truyền thống có thể thiết kế và sản xuất các gói IC cũ sử dụng các công cụ PCB đã được cải tiến.
Nhưng đó là một trò chơi khác với các gói phần mềm hiện đại hiện đại có sẵn ngày hôm nay. họ sử dụng các phương pháp sản xuất, công nghệ và vật liệu mới nhất. ngoài ra, chúng rất giống với công nghệ đúc silicon.
chúng cũng cần một cách sáng tạo mới để thiết kế và xác minh mỗi cấp độ.
một thách thức mà mỗi kỹ sư phải tránh
Khi làm việc với công nghệ gói IC mới nhất, các kỹ sư phải tránh những điều sau:
sự tích hợp chính xác của chất liệu–bởi vì nó có thể được thụ động và hoạt động cùng một lúc.
Bởi vì vật liệu và thiết bị được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau, một điều chắc chắn. việc thiết kế các gói mạch tích hợp sẽ có nhiều dạng thức, rất khó khăn.
giải pháp
nó có thể giúp bạn nhận được các gói mạch tích hợp mới nhất. thiết kế phải hỗ trợ và bao gồm:
Tích hợp đa lĩnh vực
chữ ký vàng
tạo ra nguyên mẫu kỹ thuật số
khả năng mở rộng và phạm vi
chuyển giao sản xuất chính xác
băng bó
Chúng ta không thể nhấn mạnh tầm quan trọng của việc chọn đúng gói IC. Do vậy, với gói hoàn hảo, bạn sẽ không lo rằng một PCB sẽ bị ăn mòn hoặc hư hỏng.
đó là lý do tại sao chúng tôi dành thời gian để giải thích chi tiết các gói ic.
Vì vậy, trước khi bạn quyết định loại gói IC bạn muốn, hãy xem xét các điều kiện sau:
khả năng kết nối
chi phí
sức mạnh
khả năng lắp ráp
Bằng cách này, bạn có thể thu hẹp sự lựa chọn của mình.
vì vậy, hãy cho chúng tôi biết loại gói ics nào phù hợp với nhu cầu của bạn. ngoài ra, bạn có thể chia sẻ ý kiến và lời khuyên của bạn bằng cáchLiên hệ với chúng tôi.