Az IC aljzat egy vékony, rétegzett hordozó egy chip csomagolásban. A szilícium szerszámot a fő PCB-vel köti össze azzal, hogy apró szerszámpárnákat szór szét a forrasztógolyó hangmagasságba, irányítja a jeleket és az áramot, merevséget ad az újraáramlás során, és segíti a hő terjedését. Ez a cikk infúziótípusokról, szerkezetről, anyagokról, útvonalakról, folyamatokról, felületekről, tervezési szabályokról és megbízhatósági ellenőrzésekről szól.
IC aljzat áttekintése
Az IC aljzat, más néven IC csomag aljzat, egy vékony, rétegzett hordozó egy chip csomagolásban. A szilícium chip és a fő nyomtatott áramköri lap (PCB) között helyezkedik el. Fő feladata, hogy a szerszám nagyon kis érintkezési párnáit forrasztógolyókhoz kössesse, amelyek távolabb vannak egymástól, így a csomag rögzíthető a laphoz. Emellett segít a szerszámot a helyén tartani, megakadályozza, hogy a csomag túl sokat hajlítson a fűtés során, és szélesebb utat ad a hőnek a csomag többi részébe és a lapba való átterjedéshez.
IC aljzat és PCB összehasonlítás
| Feature | IC aljzat | Szabványos PCB |
|---|---|---|
| Elsődleges munka | A szilícium lapot egy csomagban a csomag érintkezőin keresztül csatlakoztatja a laphoz | Alkatrészeket és csatlakozókat köt az egész áramköri lapon |
| Útvonal-sűrűség | Nagyon magas útvonalsűrűség, nagyon finom vonalakkal, távolságokkal | Alacsonyabb útvonalsűrűség, szélesebb vonalak és távolság, mint az aljzat |
| Vias | A mikroviák gyakoriak rövid, sűrű függőleges kapcsolatok esetén a rétegek között | Mikrovia-k használhatók HDI kártyákban, de sok kártya nagyobb via-t használ |
| Tipikus felhasználás | Chipcsomagokban, mint például BGA, CSP és flip-chip csomagok | Fő rendszerlapként használják olyan termékekben, mint telefonok, routerek és PC-k |
Jelvezetés az IC aljzaton keresztül
A csomag belsejében a aljzat rövid, szabályozott útvonalakat biztosít a jelek és a forrasztás golyók között a jelek és az áram számára.
• A szerszámpárnák vezetékkötésekkel, dudorokkal (flip-chip) vagy TAB-mal kötik össze az aljzatot.
• A belső rétegek kifelé irányítják a jeleket, miközben az impedancia célpontokat konzisztensan tartják.
• Az áram- és földsíkok osztják el az áramot és csökkentik a vízszint visszapattanását.
• Az alsó oldalon lévő forrasztógolyók kötik össze a csomagot a fő PCB-vel.
Mag- és felépítési aljzat szerkezete
• Mag: a szerkezeti gerinc; vastagabb dielektrik; támogatja a mechanikai merevséget és a szélesebb útvonalazást, ahol használják
• Felhalmozódási rétegek: vékony dielektromos + finom réz útvonal sűrű ventiláció esetén
• Mikroviák: rövid függőleges kapcsolatok a közeli felhalmozódási rétegek között
Gyakori IC aljzat anyagok és szelekciós tényezők
| Anyagcsalád | Példák | Tipikus erősségek |
|---|---|---|
| Merev szerves | ABF, BT, epoxi rendszerek | Támogatja a finom felépítésű útvonalazást, jól skálázható a mennyiségi termeléshez, és kiegyensúlyozza az elektromos és mechanikai igényeket |
| Flex organikus | Polyimid-alapú | Lehetővé teszi, hogy az útvonalak hajlítson, miközben vékony marad, ami segít olyan elrendezésekben, amelyekhez rugalmas csatlakozásokra van szükség. |
| Kerámia | Al₂O₃, AlN | Alacsony hőtágulás jobb dimenzióstabilitás és erős hőkezelés érdekében sok szerves anyaghoz képest |
IC aljzat típusok csomagolás szerint
| Aljzat típus | A legjobb illeszkedés |
|---|---|
| BGA aljzat | Támogatja a magas I/O számot és az erős csomag teljesítményét |
| CSP aljzat | Vékony csomagokra készült, kompakt lábnyomtal |
| Flip-chip aljzat | Lehetővé teszi a rövid kapcsolatokat és nagyon sűrű útvonalakat a chipp és az aljzat között |
| MCM aljzat | Támogatja több szerszámot egy csomagban elhelyezve és csatlakoztatva |
Die-to-Substrate összekapcsolási módszerek
• A csatlakozási módszer befolyásolja a padok elrendezését, a hangmagassági korlátokat és az összeszerelési követelményeket.
• Vezetékkötés: vékony huzalok kötik össze a szerszámpadokat a talajon lévő összekötött ujjakkal.
• Flip-chip: apró dudorok kötik össze a szerszámot közvetlenül a talajon lévő párnákhoz, rövid elektromos útvonalakat hozva létre.
• TAB: szalagalapú kötés, amely vékony fóliával hordozza és köti össze a vezetékeket, gyakran akkor használják, ha szalagformátumra van szükség.
Finomvonalas IC aljzat előállítási folyamatai
| Folyamat | Alapötlet | Cél |
|---|---|---|
| Kivonó | Rézréteggel kezd, és a nem kívánt rézt marzolással eltávolítja | Széles körben használt és jól értett, sok aljzat réteg esetén szilárd ismételhetőséggel |
| Additív | Rézet csak akkor épít, ahol trace-ek és párnák szükségesek, szelektív bevonattal | Segít nagyon finom vonásokat alkotni, és szorosabb kontrollt biztosít a kis formák felett |
| MSAP/mSAP | Vékony magréteget használ, majd szabályozott módon tányérokat és enyhén karít | Támogatja a kisebb vonal- és tércélokat, miközben jó vastagságszabályozást biztosít |
Mikrovia képződése és építési minősége
A mikrovia-k sűrű halmokban kötik össze a felhalmozódási rétegeket. Mivel kicsik, geometriájuk és rézminőségük erősen befolyásolja a hosszú távú folytonosságot és az ellenállás stabilitását.
A lézerfúrás kis, sekély via-kat hoz létre a közeli rétegek között. A rézburkolatok bevonják az átmenő falakat, így folyamatos vezető útvonalat hoznak létre. A Via fill kiegészíti a szerkezetet azzal, hogy csökkenti az üregeket és a támogató párnákat, ami segít, ha a via a párna alatt áll.
IC aljzatok felületi felületi felületei
| Befejezés | Miben segít |
|---|---|
| ENIG | Sima, forrasztható felületet biztosít, és segít megvédeni a réz korróziótól. |
| ENEPIG | Több kötési lehetőséget támogat, és segít erős, megbízható forrasztócsatlakozások kialakításában. |
| Arany változatok | Akkor használják, amikor egy felületnek stabil érintkezési teljesítményre vagy aranyrétegre van szüksége, amely bizonyos kötési módszerekhez alkalmas. |
Az alapanyag tervezési szabályai, amelyek befolyásolják a hozamot
Vonal/tér célpontok
Rögzítsd a minimális vonalszélességet és távolságot korán, és tartsd a célpontokat azzal, amit a folyamat következetesen ismételhet minden útvonali rétegen.
Via Strategy
Határozzuk meg a mikrovia rétegpárokat és mélységi korlátokat korán. Állíts világos szabályokat a via-in-pad-re, töltsd ki a hívásokat és azokat a kitartó zónákat, amelyek védik a finom útvonalakat.
Stack-up
Javítsd meg a mag- és felépülő rétegszámot korán, és rendeld ki az útvonali szerepeket rétegenként, hogy ne kényszerítsenek későbbi nagyobb stack-up átalakítást.
Hajlás költségvetése
Határozzuk meg a deformáció határait a reflow-ban és az összeszerelési lépésekben, és tartsuk a réz egyensúlyát és a rétegszimmetriát úgy szabályozva, hogy az aljzat a határon belül maradjon.
Tesztstratégia
Tervezd teszt hozzáférést a folytonosság és a rövidzárlat vezérléséhez. Tarts fenn elég párnát és útvonalat, hogy a lefedettség ne csökkenjen a sűrűség növekedésével.
Összegzés
Az IC aljzatok támogatják a chipcsomagokat sűrű útvonaltervezéssel, tápegységgel és földi síkokkal, valamint rövid függőleges kapcsolatokat biztosítanak mikrovia-kon. A mag- és felépítési rétegek megadják a ventilátori képességet és a csomagolás merevségét. Az anyagválasztás, a finomvonalas folyamatok, a mikroalapú építési minőség és a felületi felületek befolyásolják az eredményeket. A hozamot az online/űrcélpontok függvénye, stratégián, stack-upon, warpage control-on és teszttervezésen keresztül, amelyet AOI, elektromos tesztek, keresztmetszetek és röntgen támogat.
Gyakran Ismételt Kérdések [GYIK]
Milyen vonalszélességet és távolságot érhetnek el az IC aljzatok?
Az IC aljzatok 10 μm alatti vonal/tér területet használhatnak a felépülő rétegeken, míg a haladó folyamatoknál szorosabb célpontokat alkalmaznak.
Milyen vastag egy IC aljzat?
A vastagság a csomagolás stílusától és a rétegek számától függ, vékony CSP esetén 0,3 mm alatti és magas rétegű BGA esetén 1,0 mm feletti terjed.
Mely anyagok elektromos tulajdonságai számítanak a legfontosabbak?
Dielektromos állandó (Dk), disszipációs tényező (Df) és szigetelési ellenállás. A stabil DK támogatja az impedancia szabályozását; Az alacsony Df csökkenti a jelveszteséget.
Mik a gyakori IC aljzat hibamódja?
Mikrovia repedések, rézfáradás, réteg lebontása és forrasztási kötések fáradtsága a gömb felületénél.
Milyen plusz tervezési igények járnak a nagy sebességű jelekkel?
Szorosabb impedancia szabályozás, rövid visszatérési utak, alacsonyabb keresztszedés és gondos nyomtávolság szilárd referenciasíkokkal.
Hogyan változnak az IC aljzatok az AI és HPC csomagok esetében?
Nagyobb rétegszám, finomabb vonal/tér, erősebb teljesítményátvitel, nagyobb karosszériaméret, és jobb támogatás a multi-die vagy chiplet elrendezésekhez.
