วิวัฒนาการของเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ชิป: วิธีการย่อขนาดจากการจุ่มไปจนถึง X2son ที่เปลี่ยนรูปอิเล็กทรอนิกส์

ชิปเซมิคอนดักเตอร์ทำหน้าที่เป็น “สมอง” ของยุคดิจิตอล, ในขณะที่ชิปบรรจุภัณฑ์ทำหน้าที่ป้องกันของพวกเขา “เกราะ” และ “เครือข่ายประสาท” นอกเหนือจากการป้องกันซิลิคอนที่เปราะบาง, ช่วยให้การจัดการความร้อนที่สำคัญ, การเชื่อมต่อไฟฟ้า, และการส่งสัญญาณ. ตั้งแต่แพ็คเกจผ่านรูขนาดใหญ่ไปจนถึงโซลูชันระดับเวเฟอร์บางเฉียบ, Evolution Packaging ได้ขับเคลื่อนการย่อขนาดเล็กและการเพิ่มประสิทธิภาพของอิเล็กทรอนิกส์ - Saga เทคโนโลยีอนุสาวรีย์.

การจำแนกเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์

โดยวิธีการติดตั้ง

• บรรจุภัณฑ์ผ่านหลุม (tht):
  หมุดใส่เข้าไปใน พีซีบี ชุบผ่านหลุมสำหรับการบัดกรี. แสดงถึงเทคโนโลยียุคต้น ๆ.

• เทคโนโลยีพื้นผิว (SMT):
  ส่วนประกอบบัดกรีลงบนแผ่น PCB โดยตรง. ช่วยให้ความหนาแน่นสูงขึ้นและการประกอบอัตโนมัติ.

โดยการกำหนดค่า PIN (ความหนาแน่น)

แถวเดียว→ Dual-row → Quad-Sided → Area-Array

ยุคผ่านรู

ทำ/ถึง: รากฐานของส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง

• DO-41 ไดโอด: Ø2.7มม. × 5.2 มม.

• TO-220 ทรานซิสเตอร์: จัดการการกระจายพลังงาน≤50W

• ความต้านทานความร้อน: R<ส่วนย่อย>และ</ส่วนย่อย> - (T<ส่วนย่อย>J</ส่วนย่อย> – T<ส่วนย่อย>อัน</ส่วนย่อย>)/P
  ที่ไหน R<ส่วนย่อย>และ</ส่วนย่อย> = ความต้านทานความร้อนทางแยกไปยังแอมป์

จิบ/ซิป: นวัตกรรมเดียวในบรรทัด

• จิบ: 3-16 หมุด, คุ้มค่าสำหรับตัวต้านทาน/ไดโอดพลังงานต่ำ

• ซิป: 40% ความหนาแน่นของพินสูงกว่า SIP ผ่านการจัดเรียงพินซิกแซก

• การใช้งาน: โมดูลหน่วยความจำก่อน, หน่วยงานกำกับดูแลแรงดันไฟฟ้า

จุ่ม: การปฏิวัติ IC

• พิทช์: 2.54มม (0.1″) มาตรฐาน

• 1980ส่วนแบ่งการตลาด: >70% ของบรรจุภัณฑ์ IC

• ประสิทธิภาพความร้อน:
  จุ่มเซรามิก: 20-30 w/m ·ค่าการนำไฟฟ้า k
  พลาสติกจุ่ม: 0.2-0.3 w/m · k

PGA: ผู้บุกเบิกการคำนวณประสิทธิภาพสูง

• ความหนาแน่นของพิน: 3×สูงกว่าการจุ่ม

• การใช้งาน: Intel 80386/80486 ซีพียู

• กำลังแทรก: 30-100 นิวตัน

การปฏิวัติ SMT

SOD/SOT: การย่อส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง

• SOD-323: 1.7mm × 1.25 มม.

• ความต้านทานความร้อน SOT-23: ~ 250 ° C/W

• โปรไฟล์การรีมอน: อุณหภูมิสูงสุด 235-245 ° C

ผู้นำปีกนางนวล: ครอบครัว SOP

• วิวัฒนาการพิทช์พิท:
  1.27มม (จู่โจม) → 0.8 มม. (SSOP) → 0.65 มม. (TSSOP)

• แพ็คเกจอนุพันธ์:
  SOP → SSOP → TSOP → TSSOP → VSSOP

• การเพิ่มความร้อน: HSSOP ลดความต้านทานความร้อนโดย 40%

การกำหนดค่า J-Lead: การสังเกตการณ์

• ความแข็งแรงเชิงกล: 30% ความต้านทานต่อความเครียดที่สูงขึ้น

• ข้อ จำกัด ไฟฟ้า: 0.8-1.2การเหนี่ยวนำของ NH Parasitic

ความก้าวหน้าแบบไม่เป็นไปได้: ลูกชาย/dfn

• ประสิทธิภาพพื้นที่: >50% ปรับปรุง SOP

• ประสิทธิภาพความร้อน: 15° C/W พร้อมแผ่นความร้อน

• ขีด จำกัด ขนาดเล็ก:
  x2son: 0.6mm × 0.6mm × 0.32mm

ฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลัง miniaturization

ความท้าทายหลักสามประการควบคุมการปรับขนาดแพ็คเกจ:

1. การจัดการความร้อน:
   Q = haΔt
   ลดขนาด (↓ A) ต้องการค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนที่สูงขึ้น (↑ H)

2. การควบคุมความเครียดจากความร้อน:
   s = ertht
   ที่ cte (อัน) ไม่ตรงกันทำให้เกิดความเครียด

3. ความสมบูรณ์ของสัญญาณ:
   ตะกั่วเหนี่ยวนำ *l ≈ 2l(ln(2l/d)-1) NH*
   Miniaturization ช่วยลดการเหนี่ยวนำโดย 30%

ชายแดนถัดไป: บรรจุภัณฑ์ขั้นสูง

ขณะที่ x2son กระทบเครื่องชั่ง 0.6 มม., นวัตกรรมเปลี่ยนเป็น:

• 3D บรรจุภัณฑ์: การรวมแนวตั้งที่เปิดใช้งาน TSV

• การบูรณาการที่แตกต่างกัน: แอสเซมบลีตายหลายโหนด

• โฟโต้: การออกแบบร่วมของ silicon photonics

การคาดการณ์ตลาด (yole développement):

8% CAGR ผ่าน 2028 →ตลาด $ 65B

ตอนนี้บรรจุภัณฑ์กำหนดประสิทธิภาพของระบบอย่างยิ่ง - ไกลเกินกว่าการป้องกันเพียงอย่างเดียว.

บทสรุป

จากสนาม 2.54 มม. ของ DIP ไปจนถึงรอยเท้า 0.6 มม. ของ X2SON, ความก้าวหน้าของบรรจุภัณฑ์ใหม่อย่างต่อเนื่อง. ทุกสมาร์ทโฟน Slim และอุปกรณ์ 5G นั้นขึ้นอยู่กับนวัตกรรมที่มองไม่เห็นเหล่านี้. ด้วยการคำนวณ AI และควอนตัมที่เกิดขึ้นใหม่, บรรจุภัณฑ์ชิปจะผลักดันขอบเขตระดับนาโนต่อไป.

*ถัดไปในซีรีส์:
เทคโนโลยี BGA/CSP/WLCSP
3D บรรจุภัณฑ์ & TSV Interconnects
วิทยาศาสตร์วัสดุบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงวิทยาศาสตร์
คอยติดตาม!*