אריזת צ'יפס

המעטפת המשמשת להתקנת שבב המעגל המשולב מוליכים למחצה ממלאת את התפקיד של הצבת, תיקון, איטום, הגנה על השבב ושיפור הביצועים האלקטרו-תרמיים, והיא גם מהווה גשר לתקשורת העולם הפנימי של השבב עם המעגל החיצוני - המגעים על השבב מחוברים למעטפת האריזה עם חוטים על הפינים, פינים אלה מחוברים להתקנים אחרים דרך החוטים על הלוח המודפס. לכן, האריזה משחקת תפקיד חשוב עבור מעבדים ומעגלים משולבים אחרים של LSI.

מאז ש-Intel Corporation תכננה וייצרה שבבי מיקרו-מעבד 4-סיביות ב-1971, במהלך 20 השנים האחרונות, התפתחו המעבדים מ-Intel 4004, 80286, 80386, 80486 ל-Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, מ-4- bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit התפתח ל-64-bit; התדר העיקרי התפתח מגה-הרץ ל-GHz של היום; מספר הטרנזיסטורים המשולבים בשבב המעבד קפץ מיותר מ-2,000 ליותר מ-10 מיליון; קנה המידה של טכנולוגיית ייצור מוליכים למחצה השתנה מ-SSI, MSI, LSI, VLSI (IC בקנה מידה גדול מאוד) ל-ULSI. פיני הקלט/פלט (I/O) של החבילה גדלים בהדרגה מעשרות למאות, ועשויים להגיע אפילו ל-2000. הכל די שינוי ים.

מעגלים משולבים בשימוש נפוץ

מעגלים משולבים בשימוש נפוץ

כולם כבר מכירים את המעבד, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... אני מאמין שאתה יכול לרשום רשימה ארוכה כמו כמה. אבל כשזה מגיע לאריזה של מעבדים ומעגלים משולבים בקנה מידה גדול אחרים, לא הרבה אנשים יודעים זאת. החבילה שנקראת מתייחסת למעטפת המשמשת להתקנת שבב המעגל המשולב מוליכים למחצה. זה לא רק ממלא את התפקיד של הצבה, תיקון, איטום, הגנה על השבב והגברת המוליכות התרמית, אלא גם משמש כגשר בין העולם הפנימי של השבב והמעגל החיצוני - המגע על השבב. החוטים מחוברים לפינים על בית האריזה, ופינים אלה מחוברים להתקנים אחרים דרך חוטים על המעגל המודפס. לכן, האריזה משחקת תפקיד חשוב עבור מעבדים ומעגלים משולבים אחרים של LSI (Large Scalc Integrat~on), והופעתו של דור חדש של מעבדים מלווה לעתים קרובות בשימוש בצורות אריזה חדשות. טכנולוגיית אריזת השבבים עברה מספר דורות של שינויים, מ-DIP, QFP, PGA, BGA, ל-CSP ולאחר מכן ל-MCM, האינדיקטורים הטכניים מתקדמים יותר ויותר מדור לדור, כולל היחס בין שטח השבב לאזור החבילה הוא מתקרב ל-1, ישים התדר הולך ועולה, ועמידות הטמפרטורה הולכת ומשתפרת. ספירת סיכות מוגברת, גובה סיכות מופחת, משקל מופחת, אמינות משופרת.

Encapsulation של רכיבים

בחבילת PQFP (Plastic Quad Flat Package) יש מרחק קטן מאוד בין פיני השבבים, והפינים דקים מאוד. בדרך כלל, מעגלים משולבים בקנה מידה גדול או גדול במיוחד מאמצים את צורת החבילה הזו, ומספר הפינים הוא בדרך כלל יותר מ-100. שבבים ארוזים בצורה זו חייבים להשתמש ב-SMD (Surface Mount Device Technology) כדי להלחים את השבב ללוח האם. שבבים המותקנים על ידי SMD אינם צריכים לנקב חורים בלוח האם, ובדרך כלל יש להם חיבורי הלחמה מעוצבים עבור פינים תואמים על פני השטח של לוח האם. יישר את הפינים של השבב עם מפרקי ההלחמה המתאימים, ואז ניתן לממש את ההלחמה עם הלוח הראשי. שבבים המולחמים בצורה זו קשים לפירוק ללא כלים מיוחדים.

שבבים ארוזים בשיטת PFP (Plastic Flat Package) זהים בעצם לשיטת PQFP. ההבדל היחיד הוא ש-PQFP הוא בדרך כלל מרובע, בעוד PFP יכול להיות מרובע או מלבני.

תכונות:

1. זה מתאים לטכנולוגיית הרכבה משטח SMD להתקנה וחיווט על לוחות מעגלים PCB.

2. מתאים לשימוש בתדר גבוה. ⒊קל לתפעול ואמינות גבוהה.

4. היחס בין שטח השבב לשטח האריזה קטן.

80286, 80386 וכמה 486 לוחות אם במעבדים מסדרת אינטל משתמשים בחבילה זו.

עבור SMD,PQFP ו-PFP וכו' הלחמה או ביטול הלחמה:

מערך רשת כדורי BGA

עם התפתחות טכנולוגיית המעגלים המשולבים, דרישות האריזה למעגלים משולבים מחמירות יותר. הסיבה לכך היא שטכנולוגיית האריזה קשורה לפונקציונליות של המוצר. כאשר תדר ה-IC עולה על 100MHz, שיטת האריזה המסורתית עשויה לייצר את מה שנקרא "CrossTalk (crosstalk)", וכאשר מספר הפינים של ה-IC גדול מ-208 Pin, ל-Encapsulation המסורתי יש קשיים. לכן, בנוסף לשימוש באריזת PQFP, רוב השבבים עם ספירת פינים גבוהה של ימינו (כגון שבבים גרפיים וערכות שבבים וכו') פנו לטכנולוגיית האריזה BGA (Ball Grid Array Package). ברגע שה-BGA הופיע, הוא הפך לבחירה הטובה ביותר עבור חבילות מרובות פינים בצפיפות גבוהה וביצועים גבוהים כגון מעבדים ושבבי גשר דרום/צפון על לוחות אם.

ניתן לחלק את טכנולוגיית האריזה של BGA לחמש קטגוריות

1. מצע PBGA (Plastic BGA): בדרך כלל לוח רב שכבתי המורכב משכבות 2-4 של חומרים אורגניים. בין המעבדים מסדרת אינטל, מעבדי Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ כולם משתמשים בחבילה זו.

2. מצע CBGA (CeramicBGA) : כלומר מצע קרמי. החיבור החשמלי בין השבב למצע מותקן בדרך כלל על ידי Flip Chip (קיצור FlipChip, FC). בין המעבדים מסדרת אינטל, מעבדי Pentium I, II ו-Pentium Pro השתמשו כולם בחבילה זו.

מצע ⒊FCBGA (FilpChipBGA): מצע רב שכבתי קשיח.

⒋ מצע TBGA (TapeBGA): המצע הוא לוח מעגל PCB רך בצורת רצועה 1-2 שכבה.

5. מצע CDPBGA (Carity Down PBGA): מתייחס לאזור השבב (הידוע גם כאזור החלל) עם שקע מרובע במרכז האריזה.

תכונות:

1. למרות שמספר פיני ה-I/O גדל, המרחק בין הפינים גדול בהרבה מזה של שיטת האריזה QFP, מה שמשפר את התפוקה.

2. למרות שצריכת החשמל של BGA עולה, ניתן לשפר את הביצועים האלקטרו-תרמיים עקב שימוש בריתוך שבב קריסה מבוקר.

⒊עיכוב שידור האות קטן, ותדר ההסתגלות השתפר מאוד.

4. ניתן להשתמש בריתוך קופלארי להרכבה, והאמינות משתפרת מאוד.

לאחר יותר מעשר שנים של פיתוח, שיטת האריזה BGA נכנסה לשלב המעשי. בשנת 1987 החלה חברת Citizen המפורסמת לפתח שבבים (כלומר BGA) ארוזים במערכי רשת כדורי פלסטיק. לאחר מכן, גם חברות כמו מוטורולה וקומפאק הצטרפו לשורות הפיתוח של BGA. בשנת 1993, מוטורולה לקחה את ההובלה ביישום BGA לטלפונים ניידים. באותה שנה, קומפאק יישמה אותו גם על תחנות עבודה ומחשבי PC. עד לפני חמש או שש שנים, תאגיד אינטל החל להשתמש ב-BGA במעבדי מחשב (כלומר Pentium II, Pentium III, Pentium IV וכו') ובערכות שבבים (כגון i850), אשר מילאו תפקיד בהדלקת הרחבת שדות יישומי BGA . BGA הפכה לטכנולוגיית אריזת IC פופולרית במיוחד. גודל השוק העולמי שלה היה 1.2 מיליארד חתיכות בשנת 2000. ההערכה היא כי הביקוש בשוק בשנת 2005 יגדל ביותר מ-70 אחוז בהשוואה לשנת 2000.

גודל שבב CSP

עם הביקוש העולמי למוצרים אלקטרוניים מותאמים אישית וקלי משקל, טכנולוגיית האריזה התקדמה ל-CSP (חבילת גודל שבב). זה מקטין את גודל מתאר חבילת השבב, כך שגודל החבילה יכול להיות גדול כמו גודל השבב החשוף. כלומר, אורך הצד של ה-IC הארוז אינו עולה על פי 1.2 מזה של השבב, ושטח ה-IC גדול רק פי 1.4 מהקוביה.

ניתן לחלק אריזות CSP לארבע קטגוריות

⒈סוג מסגרת עופרת (צורת מסגרת עופרת מסורתית), יצרנים מייצגים כוללים Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar וכן הלאה.

2. סוג interposer קשיח (סוג interposer קשה), יצרנים מייצגים כוללים את Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic וכן הלאה.

⒊Flexible Interposer Type (סוג interposer רך), המפורסם שבהם הוא microBGA של Tessera, וגם sim-BGA של CTS משתמש באותו עיקרון. יצרנים אחרים המיוצגים כוללים את ג'נרל אלקטריק (GE) ו-NEC.

⒋חבילת רמת רקיק (חבילה בגודל רקיק): שונה משיטת האריזה המסורתית של שבב בודד, WLCSP היא לחתוך את כל הפרוסה לצ'יפים בודדים. הוא מתיימר להיות הזרם המרכזי העתידי של טכנולוגיית האריזה והושקע במחקר ופיתוח. כולל FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics וכו'.

תכונות:

1. הוא עונה על הצרכים ההולכים וגדלים של פיני I/O של שבבים.

2. היחס בין שטח השבב לשטח האריזה קטן מאוד.

⒊ לקצר מאוד את זמן ההשהיה.

אריזת CSP מתאימה ל-ICs עם מספר קטן של פינים, כגון מקלות זיכרון ומוצרים אלקטרוניים ניידים. בעתיד, זה יהיה בשימוש נרחב במכשירי מידע (IA), טלוויזיה דיגיטלית (DTV), ספר אלקטרוני (E-Book), רשת אלחוטית WLAN/GigabitEthemet, ADSL/שבב טלפון סלולרי, בלוטות' (Bluetooth) ועוד מתפתחים. מוצרים.

והלחמה והלחמה של BGA,CSP,TBGA ו-PBGA: