A nyílt üregű IC csomagok olyan integrált áramköri csomagok, amelyek a szerszám részét nyitva vagy enyhén lezárva tartják a hozzáféréshez. Támogatják a tesztelést, hangolást, hőellenőrzést és légrés funkciókat, miközben megtartják a szabványos felületi rögzítést. Ez a cikk információkat nyújt a szerkezetről, opciókról, viselkedésről, alkalmazásokról, elrendezési igényekről, megbízhatóságról és megfelelő felhasználási esetekről.
Nyitott üregű IC csomagok áttekintése
A nyitott üregű IC csomagok (más néven nyitott fedélű vagy légüreg-csomagok) speciális integrált áramköri csomagok, amelyek szándékosan tartanak egy nyitott teret a chip felett. A szilícium szerszámot műanyag vagy kerámia test belsejébe rögzítik, és apró vezetékekkel vagy flip-chipes dudorokkal kötik össze. Ahelyett, hogy mindent formázó anyaggal fednének be, a felső fedelet lehagyják vagy csak enyhén rögzítik, így a szerszám és a üreg része nyitva marad és könnyen elérhető.
A nyílt üregű IC csomagok gyakori kifejezései
A különböző cégek kissé eltérő neveket használhatnak a nyitott üregű IC csomagokra, még akkor is, ha szinte ugyanazt jelentik. A nyitott fedélű vagy nyitott üregű csomagolás olyan csomagvázat ír, amelynek ürege még mindig látható, mert a fedelét nem zárták le. A levegő-üreg-QFN/QFP olyan QFN vagy QFP típusú csomagokat jelent, amelyek levegőrést tartanak a szerszám felett, ahelyett, hogy szilárd forma vegyülettel töltenék meg a teret. A nyitott üregű műanyag csomagolás (OCPP) egy olyan műanyag csomagolás, amelyet úgy alakítanak ki, hogy a szerszám egy nyílt üregben helyezkedjen el, amelyet később újra be lehet kapszulálni.
Nyitott üregű IC csomagok belső részei
• Aljzat vagy vezetőkeret: Rézkeret vagy laminátum, amely rögzíti a tűket és a hőpárnát.
• Szerszám rögzítési területe: Középen a szilícium szerszámot epoxilla vagy forrasztással rögzítik.
• Interconnect: Vezetékkötések vagy flip-chip dudorok, amelyek a szerszámot a vezetékekhez kötik.
• Üreges falak: Egy műanyag vagy kerámia gyűrű, amely a szerszám feletti nyitott teret alkotja.
• Fedélválasztás: Fém vagy kerámia fedél, amelyet később hozzáadhatunk a üreges lezárásához.
Nyitott üregű IC csomagok konfigurációs opciói
A nyílt üregű IC csomagok többféleképpen is felépíthetők, attól függően, mennyi hozzáférés szükséges a chipcéhez és mennyi védelemre. A fedél nélküli csomagolásnál teljesen nyitott ürege van, így a szerszám teljesen kitéve van. Ez maximális hozzáférést biztosít a teszteléshez, vizsgálathoz és újradolgozáshoz. A részfedelű csomagolás alacsony vagy ablakos fedelet használ, amely eltakarja a üreget, de még mindig hagy nyílásokat, így a hozzáférés és az alapvető védelem keveréke van. A teljesen fedett csomagolás zárt fém vagy kerámia fedélzel rendelkezik, ami közel a normál gyártási IC-hez hasonló védelmet nyújt.
Sok projektben először fedél nélküli nyitott üregű IC csomagokat használnak a korai laboratóriumi tesztek során. A részleges fedélű változatok akkor következnek, amikor némi védelemre van szükség, de korlátozott hozzáférést kell fenntartani. A teljesen fedett verziókat akkor használják, amikor a tervezés majdnem végleges, és a viselkedésnek szorosan illeszkednie kell a kész termékhez, miközben ugyanazzal a nyitott üregű IC csomagplatformgal indulunk.
Csatlakozási lehetőségek nyílt üregű IC csomagokban
A nyitott üregű IC csomag olyan csomagszerkezetet jelent, amelyben a szerszám egy kitett üregben található. A kifejezés a fizikai csomagolás szerkezetét írja le, és nem határozza meg, hogyan kapcsolódik a szerszám elektromosan a csomagvezetékekhez.
Nyílt üregű csomagolásban két összekötő módszert alkalmaznak: vezetékkötést és flip-chipet. Vezetékkötéses konfigurációban a szerszámot felfelé fordítva szerelik, és a szerszám körüli kötéspárnák vékony fém vezetékekkel kapcsolódnak az ólomvázhoz. Ezek a huzalhurkok láthatóak maradnak, ami lehetővé teszi az alapvető vizuális ellenőrzést és egyszerűsíti a tesztelés során történő vizsgálatot.
Flip-chip konfigurációban a szerszámot lefelé fordítva szerelik, és forrasztásdugorkon vagy fémoszlopokon keresztül csatlakoztatják a csomaghoz. Ez a szerkezet lerövidíti az elektromos útvonalat a szerszám és a csomag között, csökkentve a parazita hatásokat, lehetővé téve a nagyobb tűsűrűséget és a jobb jelteljesítményt. Mivel az összekapcsolódások nincsenek kitéve, a közvetlen vizsgálat és az átdolgozás korlátozottabb.
A gyakorlatban néhány nyílt üregű csomag vezetékkötésű összekötőket használnak a korai fejlesztés során, majd később flip-chipre váltanak, ha nagyobb tűszám vagy sávszélesség szükséges.
Nyitott üregű IC csomagok hőviselkedése
A nyitott üregű IC csomagok könnyebben tudják átvetni a hőt, mint a teljesen formált műanyag csomagok. Mivel kevesebb penész van benne, és néha vékonyabb vagy nincs fedel, a hő rövidebb úttal rendelkezik a szerszámból a levegőhöz vagy a hűtőelnyőhöz. Ez csökkentheti a hőellenállást a szerszámról a környezeti szintre, és segít a csatlakozás hőmérsékletét biztonságos tartományban tartani.
Ahogy a üreg nyitottabb, könnyebb kipróbálni különböző termikus felületek anyagokat, érintkezési nyomásokat és hűtőalkatrészeket is. A teljesítménysűrű IC-k esetén nyílt üregű IC csomagokat gyakran használnak a hűtési rendszer beállítására és finomítására, mielőtt áttérnének egy végleges, költségre fókuszáló formált csomagra.
Légüregek nyílt üregű IC csomagokban
Néhány nyitott üregű IC csomagban a levegővel töltött tér az üregben a készülék funkcionális része, nem pedig a csomagszerkezet mellékterméke. A levegő jelenléte közvetlenül támogatja bizonyos komponensek környezetével való kölcsönhatását.
Optikai eszközöknél tiszta fényútra van szükség, amelyet nyitott üreg vagy átlátszó ablakos fedél biztosíthat. Hasonlóképpen, a MEMS és a környezeti érzékelők olyan üregekre támaszkodnak, amelyek lehetővé teszik, hogy a nyomás, hang vagy gáz akadálytalanul jutjon el az érzékelő elemekhez.
A légüregek RF és mikrohullámú alkalmazásokban is fontosak. Amikor a levegő dielektromos tényezőként szolgál a jelcsíkok, rezonátorok vagy antennák felett, az elektromos teljesítmény javulhat az alacsonyabb dielektromos veszteségek miatt. Ezzel szemben egy szilárd műanyag fölöttpenész blokkolhatja vagy megváltoztathatja ezeket a jeleket, és rontja az eszköz viselkedését.
Nyitott üregű IC csomagok alkalmazásai
MEMS és érzékelőeszközök
A nyitott üregű IC csomagokat MEMS érzékelők, például gyorsulásmérők, giroszkópok és nyomásérzékelők tárolására használják mozgás-, pozíció- és környezetérzékelési alkalmazásokban.
Optikai és fényalapú IC-k
Ezeket optikai és fényalapú áramkörökben alkalmazzák, beleértve fotodetektorokat, fényforrásokat, valamint optikai adó- vagy vevőmodulokat adat-, képalkotási és érzékelési feladatok ellátásához.
RF előoldal és teljesítményerősítők
A nyílt üregű formátumokat RF frontendekben és teljesítményerősítőkben használják, amelyek vezeték nélküli kapcsolatokban, kommunikációs modulokban és nagyfrekvenciás jelláncokban találhatók.
Magas megbízhatóságú és repülőgép-elektronika
Ezek a csomagok nagy megbízhatóságú és repülőgép-elektronikát támogatnak, ahol a meztelen szerszámokat kritikus irányítási, érzékelési és kommunikációs rendszerekben használják.
Vegyes jelű és analóg prototípusok
Vegyes jelű és analóg prototípus IC-kben alkalmazzák őket, amelyeket laboratóriumokban és értékelő bizottságokon használnak jelutak, elpirítási sémák és analóg frontendek érvényesítésére a teljes gyártás előtt.
Gyártási és egyedi IC programok
A nyitott üregű IC csomagokat gyártási és egyedi IC programokban is használják, amelyek speciális piacokat szolgálnak ki, mint például ipari vezérlés, orvosi berendezések, autórendszerek és kommunikációs infrastruktúra.
A nyitott üregségi IC csomagokhoz nyomtatványok lábnyomai
Sok nyílt üregű IC csomagot úgy terveznek, hogy megfeleljenek a szokásos QFN-stílusú vázlatoknak, így könnyen illeszkednek a szabványos PCB elrendezésekbe. A tűszám és a tűelrendezés általában a jól ismert QFN mintázatokat követi, és a látható hőpárnát ugyanabban a pozícióban és formában tartják, mint a formált változat.
Ennek következtében a javasolt PCB földmintázata gyakran ugyanaz mind nyitott üreg, mind formált csomagolásnál. Egyetlen PCB kialakítás támogatja a korai építéseket nyitott üregű IC csomagokkal a hozzáféréshez és hangoláshoz, valamint a későbbi építéseket teljesen formázott vagy teljesen fedett változatokkal, minimális vagy semmilyen változtatás nélkül a lapon.
Mikor érdemes használni nyílt üreges IC csomagokat?
Közvetlen szerszám hozzáférési igények
Válassz nyitott üregű IC csomagot, amikor a szerszámnak elérhetőnek kell lennie próba, újramunkálás vagy szoros megfigyelés céljából a fejlesztés és tesztelés során.
Optikai, MEMS és RF légrés igények
Használj nyitott üreges csomagolást, amikor az áramkörnek levegőrést kell az optikai utak, MEMS mozgása vagy RF szerkezetek megfelelő működéséhez.
QFN-kompatibilis lábnyom jövőbeli opciókkal
Válaszd ezt a stílust, amikor a projektnek most QFN-szerű lábnyomra van szüksége, de később teljesen formázott vagy fedett csomagra válthatsz anélkül, hogy cserélnék a PCB-t.
Hő- és fedélértékelés korai építésekben
A nyitott üregű IC csomagok hasznosak, amikor a korai építéseknek különböző hűtőbordákat, termikus felület anyagokat, fedőket vagy ablakokat kell értékelniük a csomag véglegesítése előtt.
Meztelen szerszámos alkalmazások
Támogatni tudják a nagy megbízhatóságú környezeteket, ahol a meztelen szerszámoknak rugalmas csomagolásra van szükségük, miközben a méretet és a költséget kontrollálják.
Összegzés
A nyitott üregű IC csomagok irányított szerszám-hozzáférést kínálnak, miközben kompatibilitást tartanak a gyakori QFN-stílusú elrendezésekkel. Támogatják a tesztelést, a légrés üzemeltetését és a hőértékelést a végleges lezárás előtt. Megfelelő kezelési, tervezési és tömítési módszerek révén ezek a csomagok megfelelnek a megbízhatósági igényeknek, és támogatják az érzékelő, RF, prototípus és speciális IC programokat jelentős PCB-változások nélkül.
Gyakran Ismételt Kérdések [GYIK]
Hogyan viszonyulnak a nyitott üreges IC csomagok költségéhez képest a formált QFN-ekhez?
A nyitott üregű IC csomagok egységenként drágábbbak, mint a formált QFN-ek, mivel extra feldolgozási lépések és alacsonyabb gyártási mennyiség van.
Milyen korlátok vonatkoznak a szerszámméretre és tűszámra nyitott üreges IC csomagokban?
Támogatják a kis és közepes méretű szerszámokat és a tűszámot; Nagy szerszámokhoz vagy magas tűszámhoz egyedi vagy kerámia légüreg-kialakítást igényelnek.
Milyen speciális kezelést igényelnek a nyitott üreges IC csomagok a gyártási téren?
Szigorú ESD kontrollt és gondos kezelést igényelnek kizárólag a csomag testén, anélkül, hogy érintkezne vagy légáram lenne a kitett szerszám és kötésvezetékek felett.
Átdolgozható egy nyitott üregű IC csomag a PCB összeszerelése után?
Igen, de az átalakítást csak néhány ellenőrzött hőciklusra kell korlátozni, és óvatos tisztítást kell alkalmazni, hogy ne károsítsa a üreget és a kötésvezetékeket.
Hogyan használják a nyílt üreg-IC csomagokat az ATE-ben és a laboratóriumi vizsgálatokban?
Foglalatokban vagy QFN-stílusú tesztpanelekben helyezik el, amelyek a üreges hozzáférhetővé teszik a területet, miközben kompatibilisek maradnak a szabványos tesztfelszereléssel.
Mik a fő hátrányok a teljesen formált csomagokhoz képest?
Érzékenyebbek a szennyeződésre és a mechanikai sérülésekre, szigorúbb kezelést igényelnek, és nem alkalmasak zord környezetre, hacsak később nem zárják le.
