الغوص العميق في عبوة الرقائق: كيف تعمل التصغير من QFP إلى WLCSP على ثورة تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

كل تقدم مجهري في تكنولوجيا التعبئة والتغليف يعيد تشكيل الحدود المادية للإلكترونيات.

في الأسبوع الماضي تطور تغليف الرقائق: من DIP إلى X2SON – كيف أعاد التصغير تشكيل الإلكترونيات, لقد استكشفنا عصر التغليف من خلال الفتحات (تراجع) وكيفية تركيب الأجهزة على السطح (إجراءات التشغيل القياسية, SOJ, ابن) بدأ تصغير الجهاز. في حين وضعت هذه التقنيات أسس التعبئة والتغليف الحديثة, ال ثورة التصغير يستمر. اليوم, نقوم بفحص الحزم ذات الكثافة العالية - بدءًا من الطاقة الشمسية المركزة ذات المستوى الرباعي إلى مستوى الرقاقة - وتأثيرها على تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور حدود.

الحزم الرباعية المسطحة: توازن الكثافة المكانية

حزم رباعية مسطحة (MFF, بي إل سي سي/كيو إف جي, QFN) يمثل تطورًا حاسمًا نحو زيادة كثافة الإدخال / الإخراج من خلال الاستفادة من حواف الحزمة الأربعة.

MFF: رائد كثافة جناح النورس

MFF (حزمة مسطحة رباعية) ميزات مبدعة “جناح النورس” (على شكل حرف L) خيوط تمتد من جميع الجهات. إنه الملعب دبوس (0.4مم/0.5 مم/0.65 مم) يملي توجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور الكثافة ودقة اللحام.

متغيرات QFP:

• الحجم/السمك: LQFP (ملف تعريف منخفض), TQFP (رفيع), VQFP (رقيقة جداً)

• مادة: PQFP (بلاستيك), MQFP (معدن)

• الحرارية المحسنة: HQFP, HLQFP, HTQFP, هفقفب

• حماية: BQFP (ممتص الصدمات - تمنع وسادات الزوايا ثني الخيوط)

الإدارة الحرارية أمر بالغ الأهمية. صيغة المقاومة الحرارية من الوصلة إلى البيئة المحيطة ج = (Tj – Ta)/ص (أين تي جي= درجة حرارة الوصلة, مواجهة= درجة الحرارة المحيطة, ص=power) يحكم تصميم تبديد الحرارة.

بي إل سي سي/كيو إف جي: الاستقرار من خلال J-يؤدي

بي إل سي سي (حاملة رقائق الرصاص البلاستيكية) أو QFJ (رباعية مسطحة J-الرصاص) يستخدم سلاسل على شكل حرف J منحنية للأسفل لتحقيق الثبات الميكانيكي ضد الاهتزاز/الضغط الحراري.

 

ميزة التوحيد القياسي: يعمل التوافق العالي لـ PLCC/QFJ مع مقابس الاختبار العالمية على تبسيط اختبار الإنتاج. على الرغم من أن QFJ دقيق من الناحية الفنية, “بي إل سي سي” تظل الصناعة المفضلة.

QFN: اختراق التصغير بدون الرصاص

QFN (رباعية مسطحة لا الرصاص) يزيل الخيوط الخارجية, الاتصال عبر:

• الوسادة المكشوفة (الجيش الشعبي): المسار الحراري المباشر ل ثنائي الفينيل متعدد الكلور نحاس

• الأجنحة القابلة للبلل: منصات قابلة للحام على الجدار الجانبي

المزايا الرئيسية:

• مدمج للغاية: 40% أصغر من QFP

• التفوق الكهربائي: المسارات الأقصر تقلل من الحث الطفيلي (لتر ≈ ميكروليتر/ث)

• الكفاءة الحرارية: انخفاض θja مقابل. نفس الحجم QFP

تطور سمك: LQFN → UQFN → VQFN → WQFN → X1QFN → X2QFN. LCC (شركة إل بي سي سي/ إل سي سي سي) هو البديل السيراميك / البلاستيك الخالي من الرصاص.

حزم المصفوفة: ثورة في حدود الكثافة

عندما يصل Quad-Flat إلى حدود الإدخال/الإخراج, حزم المصفوفة (LGA, بغا) تمكين كثافة الاتصال البيني ثنائي الأبعاد.

LGA: اتصال مرن دقيق

LGA (مصفوفة الشبكة الأرضية) يستخدم اتصالات معدنية محاذاة بدقة (على سبيل المثال, LGA775: 775 اتصالات) التزاوج مع دبابيس المقبس.

القيمة الأساسية:

• المقبس: ترقيات/صيانة وحدة المعالجة المركزية

• الحث المنخفض: مسارات إشارة قصيرة

• موثوقية عالية: مثالية لوحدات المعالجة المركزية (إنتل / أيه إم دي)

القيد: إن تكلفة/حجم المقبس المرتفع يفضل BGA في الأجهزة المدمجة. ملحوظة: يمكن أن تكون LGAs ملحومة مباشرة بـ SMT.

بغا: هيمنة كرة اللحام

بغا (مصفوفة شبكة الكرة) يتصل عبر مصفوفة كرة اللحام. الملعب الكرة (0.3-1.0 ملم; <0.2ملم لFBGA) أمر بالغ الأهمية.

المزايا التحويلية:

• كثافة عالية: >1,000 أنا/نحن (مقابل. QFP's ~ 300)

• توفير المساحة: 30%+ تخفيض المساحة مقابل. MFF

• الكهربائية / الحرارية: تأخير إشارة منخفضة; الكرات موصلة للحرارة

• المحاذاة الذاتية: التوتر السطحي يساعد على التجميع

عائلة بغا:

• مادة: ببجا (بلاستيك), كبجا/كابجا (سيراميك)

• الحجم/الملعب: نفبغا/فبجا (الملعب غرامة), TinyBGA, دي إس بي جي إيه/دبليو سي إس بي (حجم القالب), لفبجا/ففبجا (رفيع)

• اندماج:

  • FCBGA (الوجه رقاقة): اتصال مباشر من القالب إلى الركيزة عبر المطبات الصغيرة

  • بوب (حزمة على الحزمة): التراص العمودي (على سبيل المثال, منطق + ذاكرة)

  • PG-WF2BGA: التعبئة والتغليف على مستوى رقاقة المروحة

التحديات: فحص الأشعة السينية (أكسي), إعادة صياغة معقدة, مطابقة CTE مواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

مقارنة حزمة المصفوفة

مقياس الرقاقة & حزم على مستوى الرقاقة: الاقتراب من الحدود المادية

CSP: إعادة تعريف حدود الحجم

CSP (حزمة مقياس الرقاقة) المقياس الرئيسي: حجم العبوة ≥ 1.2 × حجم القالب (مقابل. 2-5× للتقليدية). BGA مصغرة بشكل أساسي (فبغا/ففبجا) مع درجة أدق (0.2-0.5 ملم).

قيمة: التصغير النهائي للأجهزة القابلة للارتداء/أجهزة الاستشعار.

WLCSP: الثورة على مستوى الرقاقة

تُكمل عملية التعبئة والتغليف على مستوى الرقاقة WLCSP جميع الخطوات (ردل, التكور) على الرقاقة قبل التقطيع.

المزايا التدميرية:

• الحد الأدنى للحجم: ≈ أبعاد القالب

• تخفيض التكلفة: 30-50% أرخص (لا ركائز/صب)

• ذروة الأداء: أقصر الروابط, أدنى الطفيليات

أنواع WLCSP:

1. مروحة في WLCSP:

   • الكرات داخل منطقة الموت

   • حجم العبوة = حجم القالب

   • منخفضة التكلفة لأجهزة الاستشعار/PMICs

2. مروحة خارج WLCSP (على سبيل المثال, معلومات TSMC, سامسونج FO-PLP):

   • الكرات تمتد إلى ما بعد الموت

   • حجم العبوة > حجم القالب

   • كثافة الإدخال/الإخراج أعلى, التكامل متعدد الشرائح

   • لوحدات SoCs/RF المتميزة

الهوية المرئية: السيليكون غير المغلف (مقابل. DFN مصبوب بالراتنج).

مورفولوجيا التغليف & تقنيات الترابط

نموذج الحزمة الخارجية (QFP/BGA/WLCSP) والترابط الداخلي مرتبطان بشكل جوهري:

• ربط الأسلاك:

  • ناضجة, منخفضة التكلفة

  • يهيمن على QFP/QFN/BGAs متوسطة المدى

  • لديك / مع الأسلاك; الإدخال/الإخراج المعتدل

• الوجه رقاقة:

  • يتم إرفاق القوالب وجهًا للأسفل عبر المطبات الدقيقة

  • أقصر الروابط, أدنى الحث

  • ضروري لـ FCBGA/WLCSP/CSP عالي الأداء

خاتمة & حدود المستقبل

من QFP إلى LGA/BGA وأخيرًا CSP/WLCSP, تطور تغليف الرقائق هو أ وقائع ضغط الفضاء, مكاسب الأداء, وتحسين التكلفة. كل قفزة تصغيرية تعيد تشكيل تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور، مما يؤدي إلى ظهور آثار أكثر دقة, متعدد الطبقات مؤشر التنمية البشرية, والمواد المتقدمة.

الحدود القادمة: تقنيات مثل TSV (من خلال السيليكون عبر), رشفة (النظام في الحزمة), و2.5D/3D IC يتيحان الآن التكامل غير المتجانس ثلاثي الأبعاد, دفع تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى أبعاد جديدة - سيتم استكشافها في مقالتنا التالية.

عندما يتناسب مليار ترانزستور في حزمة بحجم حبة الرمل, معارك الهندسة الإلكترونية على المستوى الجزيئي.