Подложки ИС: Основа для упаковки интегральных схем

Ключевые слова: подложка для корпусирования ИС

Ламинированные подложки, выводные рамки, соединительные провода, герметизирующие материалы, подложечный компаунд, материалы для крепления кристалла, диэлектрики для корпусирования на уровне пластины (WLP) и химикаты для гальванизации WLP являются одними из наиболее распространенных материалов, используемых в корпусировании интегральных схем. Эти материалы используются для защиты и соединения микросхем ИС с внешними устройствами, такими как печатные платы, а также для обеспечения терморегулирования и поддержки.

Поскольку ламинированные подложки составляют подавляющее большинство в индустрии подложек для корпусирования ИС, мы рассмотрим их более подробно. Подложки интегральных схем (ИС) — это основные материалы, используемые в корпусах ИС, которые защищают и обеспечивают соединения между ИС и проводящей разводкой на печатной плате. Эти подложки включают множество слоев, несущую сердцевину в центре, сетку отверстий и контактные площадки, что делает их производство более сложным по сравнению с традиционными печатными платами.

Классификации подложек ИС

Подложки ИС можно классифицировать по материалам, структуре и методам изготовления. Ниже приведены некоторые типичные классы подложек ИС:

• Классификация по материалу: Подложки ИС могут быть изготовлены из различных материалов, включая кремний, керамику и органические материалы, такие как полиимид, FR4 или смола BT.
• Классификация по структуре: Существует две категории подложек ИС: однослойные и многослойные. Однослойные подложки используются в схемах низкой плотности, а многослойные — в схемах высокой плотности.
• Классификация по производственному процессу: Классификацию подложек ИС может определять используемый метод изготовления. Метод может быть полуаддитивным, аддитивным или субтрактивным.
• Классификация по технологии: Используемая технология, такая как проводной монтаж или технология перевернутого кристалла, указывает на классификацию подложек ИС.
• Классификация по применению: Их применение, например, в силовых устройствах, ЦПУ, памяти, датчиках и других устройствах, также классифицирует подложки ИС. С помощью этих категорий для конкретного применения выбираются соответствующие подложки ИС в соответствии с требованиями к надежности, производительности и стоимости.

Подложки ИС делятся на три категории: тип корпуса или упаковки, метод монтажа и свойства/характеристики материала.

Тип корпуса

Тип подложки для корпусирования ИС описывает носитель, используемый для подложки ИС. Существуют различные типы корпусов или упаковок, включая:

• Подложка ИС с шариковой решеткой: Эта подложка подходит для корпусов интегральных схем с количеством выводов более 300. Она обеспечивает хорошие электрические характеристики и теплоотвод.

• Подложка ИС для корпусирования в масштабе кристалла: Этот тип подложки мал и тонок, что делает его идеальным для однокристальных корпусов с малым количеством выводов (CSP).

• Подложки ИС для перевернутого кристалла: Подложки ИС для перевернутого кристалла лучше всего подходят для управляемых соединений кристалла в корпусе типа "перевернутый кристалл" в масштабе пластины (FCCSP). Они обеспечивают эффективный теплоотвод и защиту от потерь в цепи и помех сигнала.
• Подложка ИС для многокристального модуля: Этот стиль упаковки содержит несколько ИС, каждая из которых имеет определенное назначение. Подложка должна быть легкой, но из-за природы многокристальных модулей ИС она может не обладать отличной разводкой, теплоотводом или защитой от помех сигнала.

Технология монтажа

Это относится к тому, как интегральная схема соединяется с корпусом или внешней схемой. Технология монтажа классифицируется на несколько категорий, которые включают:

• Проволочное соединение: Наиболее распространенный вид соединения включает протягивание проводов от контактов чипа к корпусу/носителю или внешней цепи.
• Автоматизированное ленточное соединение (TAB): Термин "автоматизированное ленточное соединение" (TAB) описывает метод подключения интегральной схемы к тонким проводникам в подложке из полимеров для создания гибких печатных плат (FPC).
• Соединение методом перевернутого кристалла (FC): Соединение методом перевернутого кристалла (FC) обычно осуществляется с помощью припойных шариков/бугорков для формирования межсоединений. Соединение может быть образовано с помощью полимерного клея, сварного контакта или припойного контакта.

Атрибуты материалов

Требования к материалам для интегральных схем варьируются в зависимости от их функции. Ниже приведены некоторые из наиболее популярных материалов подложки:

Смола используется для изготовления жестких подложек и может включать пленку бисмалеимидтриазина (BT), эпоксидную смолу или материал для наращивания Ajinomoto (ABF).

• Полиамидные смолы или полиимидные материалы используются в гибких подложках. Оба они демонстрируют схожие коэффициенты теплового расширения и электрические свойства.
• Керамический материал, такой как оксид алюминия, карбид кремния или нитрид алюминия, часто используется для изготовления такого типа подложки.

Применение ламинированных подложек

В электронной отрасли ламинированные подложки предлагают огромный спектр применений. Наиболее популярные области применения подложки ИС печатной платы включают:

• Микропроцессоры: микропроцессоры, "мозги" электронных устройств, часто используют подложку ИС печатной платы. В работе микропроцессора печатные платы являются жизненно важным компонентом, поскольку они обеспечивают прочную основу для крепления микропроцессорных чипов.
• Модули памяти: модули памяти используют подложку ИС печатной платы. Модули памяти являются важными частями электронных устройств. Для крепления чипов памяти эти печатные платы служат подложкой. Они также обеспечивают эффективность и надежность модулей памяти.
• Потребительская электроника: Потребительская электроника, такая как ноутбуки, планшеты и смартфоны, использует в себе подложку ИС печатной платы. Эти печатные платы обеспечивают компактную и легкую основу для установки различных компонентов устройства.
• Промышленная электроника: Огромное количество промышленных применений, включая системы управления, робототехнику и автоматизацию, используют подложку ИС печатной платы. Для крепления множества электрических компонентов, входящих в эти системы, эти печатные платы предлагают надежную и прочную подложку.

Для других электронных компонентов, информационно-развлекательных систем и блоков управления двигателем автомобильная электроника использует подложку ИС печатной платы. Эти печатные платы спроектированы так, чтобы выдерживать суровые условия автомобильных применений, обеспечивая при этом эффективную работу.

Особенности ламинированных подложек

Подложка интегральной схемы (подложка ИС) является критически важным компонентом в электронных устройствах и обладает многочисленными базовыми свойствами, необходимыми для ее правильной работы. Некоторые из основных свойств подложки ИС:

• Электрические характеристики: Электрические свойства подложки ИС важны для её успешной работы. Для правильной передачи сигналов подложка должна обладать достаточной целостностью сигнала и минимальным электрическим сопротивлением.
• Теплопроводность: Для эффективного рассеивания тепла, генерируемого ИС, подложки ИС должны обладать высокой теплопроводностью. Это свойство предотвращает перегрев и сбои в работе ИС.
• Механическая прочность: Во время сборки и обработки подложка ИС подвергается физическим ударам и нагрузкам. Следовательно, она должна быть чрезвычайно прочной.
• Диэлектрические свойства: Для сохранения целостности сигнала и минимизации его потерь подложки ИС должны иметь высокую диэлектрическую проницаемость.
• Химическая стойкость: В ходе испытаний и производственных процессов подложки ИС подвергаются воздействию различных химических веществ. Поэтому они должны обладать высокой химической стойкостью.
• Поверхностные качества: Для обеспечения адгезии соединительных проводов и наносимых тонкоплёночных слоев поверхность подложки ИС должна обладать высокими адгезионными свойствами.
• Совместимость: Для эффективной работы и производительности подложки ИС и технологии корпусирования ИС должны быть совместимы друг с другом.
• Стоимость: Подложка ИС должна иметь разумную цену для создания экономичного готового электронного устройства.

Заключение

Это подробное руководство охватывает все элементы подложки для корпусирования ИС, которые сопоставимы с подложками печатных плат, но более специализированы из-за своего размера и материалов. Успешное изготовление подложек ИС и печатных плат требует опытного производителя, который может получить лучшие материалы и использовать передовые технологии для создания превосходных плат. Эти печатные платы разработаны для работы в сложных условиях автомобильных применений, обеспечивая при этом эффективную производительность. Для других электронных компонентов, информационно-развлекательных систем и блоков управления двигателем автомобильная электроника использует печатные платы на подложках ИС. Эти печатные платы разработаны для работы в сложных условиях автомобильных применений, обеспечивая при этом эффективную производительность. Подложки интегральных схем (ИС) — это основные материалы, используемые в корпусах ИС, которые защищают и обеспечивают соединения между ИС и трассировкой на печатной плате.