Substrato IC - Tipi comuni di imballaggi per trucioli

Il chip packaging si riferisce a materiali contenenti dispositivi a semiconduttore. L'incapsulamento è un involucro che avvolge i materiali del circuito per proteggerli da corrosione o danni fisici e consente l'installazione di contatti elettrici collegati a circuiti stampati.

Il guscio utilizzato per l'installazione di chip a circuito integrato a semiconduttore svolge un ruolo nel posizionamento, fissaggio, sigillatura, protezione del chip e miglioramento delle sue prestazioni termiche. Serve anche da ponte tra il mondo interno del chip e i circuiti esterni - i contatti sul chip sono collegati ai pin della shell dell'imballaggio attraverso fili, che a loro volta stabiliscono collegamenti con altri dispositivi attraverso cavi sul circuito stampato. Pertanto, il packaging svolge un ruolo importante sia in CPU che in altri circuiti integrati LSI.

Tipi comuni di imballaggi per trucioli

1. DIP dual inline

DIP (Dual Inline in Package) si riferisce a un circuito integrato che è confezionato in un formato doppio inline. La stragrande maggioranza dei circuiti integrati di piccole e medie dimensioni (IC) utilizza questo formato di imballaggio, con un numero generale di pin non superiore a 100. I chip CPU confezionati con DIP hanno due file di pin che devono essere inseriti in socket chip con struttura DIP. Naturalmente, può anche essere inserito direttamente in circuiti stampati con lo stesso numero di fori di saldatura e disposizioni geometriche per la saldatura. Particolare attenzione deve essere prestata quando si inseriscono e scollegano chip confezionati DIP dalla presa del chip per evitare di danneggiare i pin.

Caratteristiche:

1) Adatto per punzonatura e saldatura su PCB (circuito stampato), facile da usare.

2) Il rapporto tra l'area di imballaggio e l'area del chip è grande, quindi il volume è anche grande.

La CPU 8088 della serie Intel adotta questa forma di imballaggio, così come cache e chip di memoria precoce.

2. Componente incapsulato

La distanza tra i perni del chip nell'imballaggio PQFP (Plastic Quad Flat Package) è molto piccola e i perni sono molto sottili. Generalmente, circuiti integrati su larga scala o ultra-grandi utilizzano questa forma di imballaggio, con perni servo generalmente superiori a 100. I chip confezionati in questo modulo devono essere saldati insieme alla scheda madre utilizzando SMD (Surface Mount Device Technology). I chip installati utilizzando SMD non hanno bisogno di essere perforati sulla scheda madre, in quanto ci sono generalmente giunti di saldatura progettati per i perni corrispondenti sulla superficie della scheda madre. Allineare ogni pin del chip con il giunto di saldatura corrispondente per ottenere la saldatura con la scheda madre. Il chip saldato con questo metodo è difficile da smontare senza attrezzi speciali.

I chip confezionati in modalità PFP (Plastic Flat Package) sono gli stessi di quelli confezionati in modalità PQFP. L'unica differenza è che PQFP è generalmente quadrato, mentre PFP può essere quadrato o rettangolare.

Caratteristiche:

1) Adatto per installazione e cablaggio di tecnologia di montaggio superficiale SMD su circuiti stampati PCB.

2) Adatto per uso ad alta frequenza.

3) Facile da usare e alta affidabilità.

4) Il rapporto tra l'area del chip e l'area dell'imballaggio è relativamente piccolo.

Le schede madri 80286, 80386 e alcune 486 delle CPU della serie Intel utilizzano questo modulo di imballaggio.

3. PGA pin net format

L'imballaggio del chip PGA (Pin Grid Array Package) ha più pin quadrati all'interno e all'esterno del chip, con ogni pin quadrato disposto ad una certa distanza lungo la circonferenza del chip. Secondo il numero di perni, può essere racchiuso in 2-5 cerchi. Durante l'installazione, inserire il chip in una presa PGA dedicata. Per facilitare l'installazione e lo smontaggio delle CPU, è emerso un socket CPU chiamato ZIF a partire dal chip 486, appositamente progettato per soddisfare i requisiti di installazione e smontaggio delle CPU PGA-packaged.

Caratteristiche:

1) L'operazione di inserimento e rimozione è più conveniente e ha alta affidabilità.

2) Può adattarsi alle frequenze più alte.

La CPU della serie Intel, l'80486 e il Pentium, così come il Pentium Pro, utilizzano tutti questo modulo di imballaggio.

4. Tipo di griglia a sfera BGA

La tecnologia di imballaggio BGA può essere ulteriormente suddivisa in cinque categorie

1) substrato PBGA (Plastic BGA): Generalmente un bordo multistrato composto da 2-4 strati di materiali organici. Nella serie Intel di CPU, i processori Pentium II, III e IV adottano tutti questa forma di imballaggio.

2) substrato CBGA (Ceramic BGA): si riferisce a un substrato ceramico e la connessione elettrica tra chip e substrati è solitamente installata utilizzando FlipChip (FC). Nella serie Intel di CPU, i processori Pentium I, II e Pentium Pro hanno adottato tutti questo modulo di imballaggio.

3) substrato FCBGA (FilpChipBGA): substrato multistrato duro.

4) substrato TBGA (TapeBGA): Il substrato è un circuito stampato PCB a 1-2 strati morbido del nastro.

5) substrato CDPBGA (Carity Down PBGA): si riferisce all'area del chip (conosciuta anche come area della cavità) con una depressione quadrata nel centro di imballaggio.

Caratteristiche:

1) Anche se il numero di pin I/O è aumentato, la distanza tra i pin è molto maggiore di quella dell'imballaggio QFP, che migliora la resa.

2) Sebbene il consumo energetico di BGA aumenti, l'uso della saldatura a chip di collasso controllabile può migliorare le prestazioni di riscaldamento elettrico.

3) Il ritardo di trasmissione del segnale è piccolo e la frequenza adattiva è notevolmente aumentata.

4) L'assemblea può essere saldato complanare, migliorando notevolmente l'affidabilità.

L'imballaggio del chip può proteggere i chip dalle influenze ambientali esterne. I chip sono molto fragili e suscettibili a influenze ambientali esterne come temperatura, umidità, polvere ed elettricità statica. Se il chip non è confezionato, sarà facilmente influenzato da questi fattori, portando a danni o guasti del chip. Pertanto, l'imballaggio del chip può fornire la protezione necessaria per garantire la stabilità e l'affidabilità a lungo termine del chip. L'imballaggio del chip può anche fornire i necessari collegamenti elettrici e meccanici. Il chip deve essere collegato ad altri componenti elettronici per raggiungere la funzionalità del circuito.