Verpackung von Chips

Die zur Installation des integrierten Halbleiterschaltungschips verwendete Hülle spielt die Rolle des Platzierens, Fixierens, Versiegelns, Schützens des Chips und Verbessern der elektrothermischen Leistung, und sie ist auch eine Brücke, um die interne Welt des Chips mit der externen Schaltung – den Kontakten – zu kommunizieren auf dem Chip sind mit Drähten mit der Verpackungshülle verbunden Auf den Pins sind diese Pins mit anderen Geräten durch die Drähte auf der Leiterplatte verbunden. Daher spielt die Verpackung eine wichtige Rolle für CPUs und andere integrierte LSI-Schaltungen.

Seit Intel Corporation 1971 4--Bit-Mikroprozessorchips entwickelt und hergestellt hat, haben sich in den letzten 20 Jahren CPUs von Intel 4004, 80286, 80386, 80486 zu Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, von 4- entwickelt. Bit, 8-Bit, 16-Bit, 32-Bit hat sich zu 64-Bit entwickelt; die Hauptfrequenz hat sich von MHz bis zum heutigen GHz entwickelt; die Anzahl der im CPU-Chip integrierten Transistoren ist von über 2,000 auf über 10 Millionen gestiegen; Der Umfang der Halbleiterherstellungstechnologie hat sich von SSI, MSI, LSI, VLSI (Very Large Scale IC) zu ULSI geändert. Die Input/Output (I/O)-Pins des Gehäuses steigen allmählich von Dutzenden auf Hunderte und können sogar 2000 erreichen. Das ist alles eine ziemliche Veränderung.

Häufig verwendete integrierte Schaltungen

Häufig verwendete integrierte Schaltungen

Jeder ist bereits mit der CPU vertraut, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon ... Ich glaube, Sie können eine lange Liste wie ein paar auflisten. Aber wenn es um die Verpackung von CPUs und anderen hochintegrierten Schaltkreisen geht, wissen das nicht viele. Das sogenannte Gehäuse bezieht sich auf die Hülle, die verwendet wird, um den integrierten Halbleiterschaltungschip zu installieren. Es spielt nicht nur die Rolle, den Chip zu platzieren, zu fixieren, abzudichten, zu schützen und die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, sondern dient auch als Brücke zwischen der inneren Welt des Chips und der äußeren Schaltung – dem Kontakt auf dem Chip. Die Drähte sind mit Stiften auf dem Gehäuse verbunden, und diese Stifte sind mit anderen Vorrichtungen durch Drähte auf der gedruckten Schaltungsplatine verbunden. Daher spielt das Packen eine wichtige Rolle für CPUs und andere integrierte LSI-Schaltungen (Large Scalc Integration), und das Aufkommen einer neuen Generation von CPUs wird oft von der Verwendung neuer Packformen begleitet. Die Chipverpackungstechnologie hat mehrere Generationen von Änderungen durchlaufen, von DIP, QFP, PGA, BGA, zu CSP und dann zu MCM, die technischen Indikatoren werden von Generation zu Generation immer weiter entwickelt, einschließlich des Verhältnisses von Chipfläche zu Gehäusefläche Annäherung an 1, zutreffend Die Frequenz wird immer höher und die Temperaturbeständigkeit wird immer besser. Erhöhte Pinanzahl, reduzierter Pinabstand, reduziertes Gewicht, verbesserte Zuverlässigkeit.

Komponentenkapselung

Das PQFP-Gehäuse (Plastic Quad Flat Package) hat einen sehr geringen Abstand zwischen den Chipstiften und die Stifte sind sehr dünn. Im Allgemeinen nehmen große oder ultragroße integrierte Schaltungen diese Gehäuseform an, und die Anzahl der Pins beträgt im Allgemeinen mehr als 100. Chips, die in dieser Form verpackt sind, müssen SMD (Surface Mount Device Technology) verwenden, um den Chip an das Motherboard zu löten. Von SMD installierte Chips müssen keine Löcher auf der Hauptplatine stanzen und haben im Allgemeinen Lötverbindungen für entsprechende Stifte auf der Oberfläche der Hauptplatine. Richten Sie die Pins des Chips mit den entsprechenden Lötstellen aus, und dann kann das Löten mit der Hauptplatine realisiert werden. Derart gelötete Chips sind ohne Spezialwerkzeug nur schwer zu demontieren.

Im PFP-Verfahren (Plastic Flat Package) verpackte Chips sind im Wesentlichen die gleichen wie das PQFP-Verfahren. Der einzige Unterschied besteht darin, dass PQFP im Allgemeinen quadratisch ist, während PFP entweder quadratisch oder rechteckig sein kann.

Merkmale:

1. Es eignet sich für die SMD-Oberflächenmontagetechnologie zum Installieren und Verdrahten auf Leiterplatten.

2. Geeignet für den Hochfrequenzeinsatz. ⒊Einfache Bedienung und hohe Zuverlässigkeit.

4. Das Verhältnis zwischen Chipfläche und Gehäusefläche ist klein.

80286, 80386 und einige 486-Motherboards in CPUs der Intel-Serie verwenden dieses Paket.

Zum Löten oder Entlöten von SMD, PQFP und PFP usw.:

BGA Ball Grid Array

Mit der Entwicklung der Technologie integrierter Schaltungen werden die Packungsanforderungen für integrierte Schaltungen strenger. Denn die Verpackungstechnik hängt mit der Funktionalität des Produkts zusammen. Wenn die Frequenz des IC 100 MHz übersteigt, kann das herkömmliche Verpackungsverfahren das sogenannte „CrossTalk (Crosstalk)“-Phänomen erzeugen, und wenn die Anzahl der Pins des IC größer als 208 Pin ist, hat die traditionelle Kapselung ihre Schwierigkeiten. Daher haben sich die meisten der heutigen High-Pin-Count-Chips (wie Grafikchips und Chipsätze usw.) zusätzlich zur Verwendung von PQFP-Gehäusen der BGA-Gehäusetechnologie (Ball Grid Array Package) zugewandt. Sobald BGA auftauchte, wurde es zur besten Wahl für High-Density-, High-Performance-Multi-Pin-Gehäuse wie CPUs und South/North-Bridge-Chips auf Motherboards.

Die BGA-Verpackungstechnik lässt sich in fünf Kategorien einteilen

1. PBGA (Kunststoff-BGA)-Substrat: im Allgemeinen eine mehrschichtige Platine, die aus 2-4 Schichten organischer Materialien besteht. Unter den CPUs der Intel-Serie verwenden Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ Prozessoren alle dieses Paket.

2. CBGA (CeramicBGA)-Substrat: das heißt, ein Keramiksubstrat. Die elektrische Verbindung zwischen Chip und Substrat wird üblicherweise per Flip-Chip (FlipChip, kurz FC) hergestellt. Unter den CPUs der Intel-Serie haben alle Pentium I-, II- und Pentium Pro-Prozessoren dieses Paket verwendet.

⒊FCBGA (FilpChipBGA) Substrat: hartes mehrschichtiges Substrat.

⒋TBGA (TapeBGA) Substrat: Das Substrat ist eine streifenförmige PCB-Leiterplatte mit 1-2 Schicht.

5. CDPBGA (Carity Down PBGA)-Substrat: bezieht sich auf den Chipbereich (auch bekannt als Hohlraumbereich) mit einer quadratischen Vertiefung in der Mitte des Gehäuses.

Merkmale:

1. Obwohl die Anzahl der E/A-Pins zugenommen hat, ist der Abstand zwischen den Pins viel größer als bei der QFP-Gehäusemethode, was die Ausbeute verbessert.

2. Obwohl der Stromverbrauch von BGA zunimmt, kann die elektrothermische Leistung aufgrund der Verwendung von kontrolliertem Kollaps-Chip-Schweißen verbessert werden.

⒊Die Signalübertragungsverzögerung ist gering und die Anpassungsfrequenz wird stark verbessert.

4. Für die Montage kann koplanares Schweißen verwendet werden, und die Zuverlässigkeit wird erheblich verbessert.

Nach mehr als zehnjähriger Entwicklungszeit ist das BGA-Packaging-Verfahren in die Praxis übergegangen. 1987 begann die berühmte Firma Citizen mit der Entwicklung von Chips (dh BGA), die in Kunststoff-Ball-Grid-Arrays verpackt sind. Dann schlossen sich auch Unternehmen wie Motorola und Compaq den Reihen der BGA-Entwickler an. 1993 übernahm Motorola die Führung bei der Anwendung von BGA auf Mobiltelefone. Im selben Jahr wandte Compaq es auch auf Workstations und PCs an. Bis vor fünf oder sechs Jahren begann die Intel Corporation, BGA in Computer-CPUs (z. B. Pentium II, Pentium III, Pentium IV usw.) und Chipsätzen (z. B. i850) zu verwenden, was eine Rolle bei der Förderung der Expansion von BGA-Anwendungsfeldern spielte . BGA ist zu einer äußerst beliebten IC-Gehäusetechnologie geworden. Die globale Marktgröße betrug im Jahr 2000 1,2 Milliarden Stück. Es wird geschätzt, dass die Marktnachfrage im Jahr 2005 um mehr als 70 Prozent gegenüber 2000 steigen wird.

CSP-Chipgröße

Mit der weltweiten Nachfrage nach personalisierten und leichten Elektronikprodukten hat sich die Verpackungstechnologie zu CSP (Chip Size Package) entwickelt. Es reduziert die Größe des Umrisses des Chipgehäuses, so dass die Größe des Gehäuses so groß sein kann wie die Größe des bloßen Chips. Das heißt, die Seitenlänge des verpackten ICs ist nicht mehr als das 1,2-fache derjenigen des Chips, und die IC-Fläche ist nur 1,4-mal größer als der Chip.

CSP-Verpackungen lassen sich in vier Kategorien einteilen

⒈Lead-Frame-Typ (traditionelle Lead-Frame-Form), repräsentative Hersteller sind Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar und so weiter.

2. Starrer Interposer-Typ (harter Interposer-Typ), repräsentative Hersteller umfassen Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic und so weiter.

⒊Flexibler Interposer-Typ (weicher Interposer-Typ), der bekannteste davon ist der microBGA von Tessera, und der sim-BGA von CTS verwendet ebenfalls das gleiche Prinzip. Weitere vertretene Hersteller sind General Electric (GE) und NEC.

⒋Wafer-Level-Package (Wafer-Size-Package): Anders als bei der traditionellen Single-Chip-Packaging-Methode besteht WLCSP darin, den gesamten Wafer in einzelne Chips zu schneiden. Es behauptet, der zukünftige Mainstream der Verpackungstechnologie zu sein und wurde in Forschung und Entwicklung investiert. Einschließlich FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics usw.

Merkmale:

1. Es erfüllt die steigenden Anforderungen an Chip-E / A-Pins.

2. Das Verhältnis zwischen Chipfläche und Gehäusefläche ist sehr klein.

⒊ die Verzögerungszeit stark verkürzen.

CSP-Verpackungen eignen sich für ICs mit einer geringen Anzahl von Pins, wie z. B. Speichersticks und tragbare elektronische Produkte. In Zukunft wird es in Informationsgeräten (IA), digitalem Fernsehen (DTV), E-Book (E-Book), drahtlosen Netzwerken WLAN/GigabitEthemet, ADSL/Mobiltelefonchip, Bluetooth (Bluetooth) und anderen aufstrebenden Anwendungen weit verbreitet sein Produkte.

Und Löten und Entlöten von BGA, CSP, TBGA und PBGA: