चिप्स की पैकेजिंग

सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट चिप को स्थापित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला खोल चिप को रखने, फिक्स करने, सील करने, चिप की सुरक्षा करने और इलेक्ट्रोथर्मल प्रदर्शन को बढ़ाने की भूमिका निभाता है, और यह बाहरी सर्किट के साथ चिप की आंतरिक दुनिया को संप्रेषित करने के लिए एक पुल भी है - संपर्क चिप पर तारों के साथ पैकेजिंग खोल से जुड़े होते हैं पिन पर, ये पिन मुद्रित बोर्ड पर तारों के माध्यम से अन्य उपकरणों से जुड़े होते हैं। इसलिए, पैकेजिंग CPU और अन्य LSI एकीकृत परिपथों के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

चूँकि Intel Corporation ने 1971 में 4-बिट माइक्रोप्रोसेसर चिप्स का डिज़ाइन और निर्माण किया था, पिछले 20 वर्षों में, CPU का विकास Intel 4004, 80286, 80386, 80486 से पेंटियम, PⅡ, PⅢ, P4, 4- से हुआ है। बिट, 8-बिट, 16-बिट, 32-बिट 64-बिट में विकसित हो गया है; मुख्य आवृत्ति मेगाहर्ट्ज से आज के गीगाहर्ट्ज तक विकसित हुई है; सीपीयू चिप में एकीकृत ट्रांजिस्टर की संख्या 2,000 से बढ़कर 10 मिलियन से अधिक हो गई है; अर्धचालक निर्माण प्रौद्योगिकी का पैमाना SSI, MSI, LSI, VLSI (बहुत बड़े पैमाने पर IC) से ULSI में बदल गया है। पैकेज का इनपुट/आउटपुट (I/O) पिन धीरे-धीरे दर्जनों से सैकड़ों तक बढ़ जाता है, और 2000 तक भी पहुंच सकता है। यह सब काफी बड़ा बदलाव है।

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एकीकृत सर्किट

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एकीकृत सर्किट

CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon... से हर कोई पहले से ही परिचित है... मेरा मानना ​​है कि आप कुछ की तरह एक लंबी सूची बना सकते हैं। लेकिन जब सीपीयू और अन्य बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट की पैकेजिंग की बात आती है, तो बहुत से लोग इसे नहीं जानते हैं। तथाकथित पैकेज सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट चिप को स्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले शेल को संदर्भित करता है। यह न केवल चिप को रखने, फिक्स करने, सील करने, सुरक्षा करने और तापीय चालकता को बढ़ाने की भूमिका निभाता है, बल्कि चिप की आंतरिक दुनिया और बाहरी सर्किट-चिप पर संपर्क के बीच एक सेतु का काम करता है। तार पैकेज हाउसिंग पर पिन से जुड़े होते हैं, और ये पिन मुद्रित सर्किट बोर्ड पर तारों के माध्यम से अन्य उपकरणों से जुड़े होते हैं। इसलिए, पैकेजिंग सीपीयू और अन्य एलएसआई (लार्ज स्केल इंटीग्रेशन ~ ऑन) एकीकृत सर्किट के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और सीपीयू की एक नई पीढ़ी का उद्भव अक्सर नए पैकेजिंग रूपों के उपयोग के साथ होता है। चिप पैकेजिंग तकनीक डीआईपी, क्यूएफपी, पीजीए, बीजीए से लेकर सीएसपी और फिर एमसीएम तक कई पीढ़ियों के बदलावों से गुजरी है, तकनीकी संकेतक पीढ़ी से पीढ़ी तक अधिक से अधिक उन्नत हैं, जिसमें चिप क्षेत्र से पैकेज क्षेत्र का अनुपात शामिल है। 1 के करीब, लागू आवृत्ति उच्च और उच्च हो रही है, और तापमान प्रतिरोध बेहतर और बेहतर हो रहा है। बढ़ी हुई पिन संख्या, कम पिन पिच, कम वजन, बेहतर विश्वसनीयता।

घटक एनकैप्सुलेशन

PQFP (प्लास्टिक क्वाड फ्लैट पैकेज) पैकेज में चिप पिन के बीच बहुत कम दूरी होती है, और पिन बहुत पतले होते हैं। आम तौर पर, बड़े पैमाने पर या अल्ट्रा-बड़े एकीकृत सर्किट इस पैकेज फॉर्म को अपनाते हैं, और पिन की संख्या आम तौर पर 100 से अधिक होती है। इस रूप में पैक किए गए चिप्स को चिप को मदरबोर्ड में मिलाप करने के लिए SMD (सरफेस माउंट डिवाइस टेक्नोलॉजी) का उपयोग करना चाहिए। एसएमडी द्वारा स्थापित चिप्स को मदरबोर्ड पर छेद करने की ज़रूरत नहीं है, और आम तौर पर मदरबोर्ड की सतह पर संबंधित पिनों के लिए सोल्डर जोड़ों को डिज़ाइन किया गया है। चिप के पिन को संबंधित मिलाप जोड़ों के साथ संरेखित करें, और फिर मुख्य बोर्ड के साथ टांका लगाने का एहसास किया जा सकता है। इस तरह से टांके गए चिप्स को विशेष उपकरणों के बिना अलग करना मुश्किल है।

पीएफपी (प्लास्टिक फ्लैट पैकेज) विधि में पैक किए गए चिप्स मूल रूप से पीक्यूएफपी विधि के समान हैं। अंतर केवल इतना है कि PQFP आम तौर पर वर्गाकार होता है, जबकि PFP वर्गाकार या आयताकार हो सकता है।

विशेषताएँ:

1. यह पीसीबी सर्किट बोर्डों पर स्थापित करने और तार करने के लिए एसएमडी सतह माउंट प्रौद्योगिकी के लिए उपयुक्त है।

2. उच्च आवृत्ति उपयोग के लिए उपयुक्त। ⒊ संचालित करने में आसान और उच्च विश्वसनीयता।

4. चिप क्षेत्र और पैकेज क्षेत्र के बीच का अनुपात छोटा है।

इंटेल श्रृंखला सीपीयू में 80286, 80386 और कुछ 486 मदरबोर्ड इस पैकेज का उपयोग करते हैं।

SMD, PQFP और PFP आदि के लिए सोल्डरिंग या डीसोल्डरिंग:

बीजीए बॉल ग्रिड ऐरे

एकीकृत परिपथ प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, एकीकृत परिपथों के लिए पैकेजिंग आवश्यकताएं अधिक कठोर हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि पैकेजिंग तकनीक उत्पाद की कार्यक्षमता से संबंधित है। जब IC की आवृत्ति 100MHz से अधिक हो जाती है, तो पारंपरिक पैकेजिंग विधि तथाकथित "क्रॉसटॉक (क्रॉसस्टॉक)" घटना उत्पन्न कर सकती है, और जब IC के पिन की संख्या 208 पिन से अधिक होती है, तो पारंपरिक एनकैप्सुलेशन की अपनी कठिनाइयाँ होती हैं। इसलिए, PQFP पैकेजिंग का उपयोग करने के अलावा, आज के अधिकांश हाई-पिन-काउंट चिप्स (जैसे ग्राफिक्स चिप्स और चिपसेट आदि) BGA (बॉल ग्रिड ऐरे पैकेज) पैकेजिंग तकनीक में बदल गए हैं। जैसे ही बीजीए दिखाई दिया, यह उच्च-घनत्व, उच्च-प्रदर्शन, मल्टी-पिन पैकेज जैसे सीपीयू और मदरबोर्ड पर दक्षिण/उत्तर ब्रिज चिप्स के लिए सबसे अच्छा विकल्प बन गया।

BGA पैकेजिंग तकनीक को पाँच श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है

1. पीबीजीए (प्लास्टिक बीजीए) सब्सट्रेट: आम तौर पर कार्बनिक पदार्थों की 2-4 परतों से बना एक बहुपरत बोर्ड। इंटेल श्रृंखला सीपीयू में, पेंटियम Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ प्रोसेसर सभी इस पैकेज का उपयोग करते हैं।

2. सीबीजीए (सिरेमिकबीजीए) सब्सट्रेट: यानी एक सिरेमिक सब्सट्रेट। चिप और सब्सट्रेट के बीच विद्युत कनेक्शन आमतौर पर फ्लिप चिप (FlipChip, FC for short) द्वारा स्थापित किया जाता है। Intel श्रृंखला के CPU में, Pentium I, II, और Pentium Pro प्रोसेसर सभी ने इस पैकेज का उपयोग किया है।

FCBGA (FilpChipBGA) सब्सट्रेट: हार्ड मल्टी-लेयर सब्सट्रेट।

⒋TBGA (टेपबीजीए) सब्सट्रेट: सब्सट्रेट एक पट्टी के आकार का सॉफ्ट 1-2 परत पीसीबी सर्किट बोर्ड है।

5. सीडीपीबीजीए (कैरिटी डाउन पीबीजीए) सब्सट्रेट: पैकेज के केंद्र में एक वर्ग अवसाद के साथ चिप क्षेत्र (जिसे गुहा क्षेत्र भी कहा जाता है) को संदर्भित करता है।

विशेषताएँ:

1. यद्यपि I/O पिनों की संख्या में वृद्धि हुई है, पिनों के बीच की दूरी QFP पैकेजिंग विधि की तुलना में बहुत अधिक है, जिससे उपज में सुधार होता है।

2. हालांकि बीजीए की बिजली की खपत बढ़ जाती है, नियंत्रित पतन चिप वेल्डिंग के उपयोग के कारण इलेक्ट्रोथर्मल प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है।

⒊संकेत संचरण विलंब छोटा है, और अनुकूलन आवृत्ति में बहुत सुधार हुआ है।

4. Coplanar वेल्डिंग का उपयोग असेंबली के लिए किया जा सकता है, और विश्वसनीयता में काफी सुधार हुआ है।

दस वर्षों से अधिक के विकास के बाद, बीजीए पैकेजिंग विधि व्यावहारिक चरण में प्रवेश कर चुकी है। 1987 में, प्रसिद्ध सिटीजन कंपनी ने प्लास्टिक बॉल ग्रिड सरणियों में पैक चिप्स (यानी BGA) विकसित करना शुरू किया। फिर, मोटोरोला और कॉम्पैक जैसी कंपनियां भी बीजीए विकसित करने की श्रेणी में शामिल हो गईं। 1993 में, मोटोरोला ने बीजीए को मोबाइल फोन में लागू करने का बीड़ा उठाया। उसी साल कॉम्पैक ने इसे वर्कस्टेशन और पीसी पर भी लागू किया। पाँच या छह साल पहले तक, Intel Corporation ने कंप्यूटर CPU (यानी पेंटियम II, पेंटियम III, पेंटियम IV, आदि) और चिपसेट (जैसे i850) में BGA का उपयोग करना शुरू किया, जिसने BGA एप्लिकेशन फ़ील्ड के विस्तार को बढ़ावा देने में भूमिका निभाई। . BGA एक अत्यंत लोकप्रिय IC पैकेजिंग तकनीक बन गई है। 2000 में इसका वैश्विक बाजार आकार 1.2 बिलियन पीस था। अनुमान है कि 2005 में बाजार की मांग 2000 की तुलना में 70 प्रतिशत से अधिक बढ़ जाएगी।

सीएसपी चिप आकार

व्यक्तिगत और हल्के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की वैश्विक मांग के साथ, पैकेजिंग तकनीक सीएसपी (चिप आकार पैकेज) में उन्नत हो गई है। यह चिप पैकेज की रूपरेखा के आकार को कम करता है, ताकि पैकेज का आकार नंगे चिप के आकार जितना बड़ा हो सके। यही है, पैकेज्ड आईसी की साइड की लंबाई चिप की तुलना में 1.2 गुना से अधिक नहीं है, और आईसी क्षेत्र मरने से केवल 1.4 गुना बड़ा है।

सीएसपी पैकेजिंग को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है

⒈लीड फ्रेम प्रकार (पारंपरिक लीड फ्रेम फॉर्म), प्रतिनिधि निर्माताओं में फुजित्सु, हिताची, रोहम, गोल्डस्टार आदि शामिल हैं।

2. रिजिड इंटरपोजर टाइप (हार्ड इंटरपोजर टाइप), प्रतिनिधि निर्माताओं में मोटोरोला, सोनी, तोशिबा, पैनासोनिक आदि शामिल हैं।

⒊फ्लेक्सिबल इंटरपोज़र टाइप (सॉफ्ट इंटरपोज़र टाइप), जिनमें से सबसे प्रसिद्ध टेसेरा का माइक्रोबीजीए है, और सीटीएस का सिम-बीजीए भी इसी सिद्धांत का उपयोग करता है। प्रतिनिधित्व करने वाले अन्य निर्माताओं में जनरल इलेक्ट्रिक (जीई) और एनईसी शामिल हैं।

⒋ वेफर लेवल पैकेज (वेफर साइज पैकेज): पारंपरिक सिंगल चिप पैकेजिंग विधि से अलग, WLCSP पूरे वेफर को अलग-अलग चिप्स में काटना है। यह पैकेजिंग प्रौद्योगिकी की भविष्य की मुख्यधारा होने का दावा करता है और अनुसंधान और विकास में निवेश किया गया है। जिसमें FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics आदि शामिल हैं।

विशेषताएँ:

1. यह चिप I/O पिन की बढ़ती जरूरतों को पूरा करता है।

2. चिप क्षेत्र और पैकेज क्षेत्र के बीच का अनुपात बहुत छोटा है।

⒊ देरी के समय को बहुत कम करें।

सीएसपी पैकेजिंग कम संख्या में पिन वाले आईसी के लिए उपयुक्त है, जैसे मेमोरी स्टिक और पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद। भविष्य में, इसका व्यापक रूप से सूचना उपकरणों (IA), डिजिटल टीवी (DTV), ई-बुक (ई-बुक), वायरलेस नेटवर्क WLAN/GigabitEthemet, ADSL/मोबाइल फोन चिप, ब्लूटूथ (ब्लूटूथ) और अन्य उभरते हुए उपकरणों में उपयोग किया जाएगा। उत्पादों।

और बीजीए, सीएसपी, टीबीजीए और पीबीजीए सोल्डरिंग और डीसोल्डरिंग: