설명
반도체 집적회로 칩을 장착하는데 사용되는 쉘은 칩을 배치, 고정, 밀봉, 보호하고 전열성능을 높이는 역할을 하며, 칩의 내부 세계와 외부 회로인 접점을 연결하는 가교 역할도 한다. 칩의 핀은 와이어로 패키징 쉘에 연결됩니다. 핀에서 이러한 핀은 인쇄 기판의 와이어를 통해 다른 장치에 연결됩니다. 따라서 패키징은 CPU 및 기타 LSI 집적 회로에서 중요한 역할을 합니다.
Intel Corporation이 1971년에 4-비트 마이크로프로세서 칩을 설계하고 제조한 이후 지난 20년 동안 CPU는 Intel 4004, 80286, 80386, 80486에서 Pentium, PⅡ, PⅢ, P4, 4-에서 발전했습니다. 비트, 8-비트, 16-비트, 32-비트가 64-비트로 발전했습니다. 주요 주파수는 MHz에서 오늘날의 GHz로 발전했습니다. CPU 칩에 통합된 트랜지스터의 수가 2000 이상에서 천만 이상으로 급증했습니다. 반도체 제조 기술의 규모는 SSI, MSI, LSI, VLSI(초대형 IC)에서 ULSI로 바뀌었다. 패키지의 입/출력(I/O) 핀은 수십 개에서 수백 개로 점차 증가하고 심지어 2000개에 이를 수도 있습니다. 모두 엄청난 변화입니다.
일반적으로 사용되는 집적 회로
일반적으로 사용되는 집적 회로
모두가 이미 CPU, 286, 386, 486, Pentium, PII, Celeron, K6, K6-2, Athlon에 익숙합니다. 몇 가지처럼 긴 목록을 나열할 수 있다고 생각합니다. 그러나 CPU 및 기타 대규모 집적 회로의 패키징에 관해서는 아는 사람이 많지 않습니다. 소위 패키지는 반도체 집적 회로 칩을 설치하는 데 사용되는 쉘을 말합니다. 칩을 배치, 고정, 밀봉, 보호하고 열전도율을 높이는 역할을 할 뿐만 아니라 칩의 내부 세계와 외부 회로인 칩의 접점 사이의 다리 역할도 합니다. 와이어는 패키지 하우징의 핀에 연결되고 이 핀은 인쇄 회로 기판의 와이어를 통해 다른 장치에 연결됩니다. 따라서 패키징은 CPU 및 기타 LSI(Large Scalc Integraton) 집적 회로에서 중요한 역할을 하며, 차세대 CPU의 등장은 종종 새로운 패키징 형태의 사용을 동반합니다. 칩 패키징 기술은 DIP, QFP, PGA, BGA에서 CSP, MCM에 이르기까지 여러 세대의 변화를 거쳤으며 기술 지표는 칩 면적과 패키지 면적의 비율을 포함하여 세대가 갈수록 발전하고 있습니다. 1에 가까워지면 적용 가능 주파수가 점점 높아지고 온도 저항이 좋아지고 있습니다. 핀 수 증가, 핀 피치 감소, 무게 감소, 신뢰성 향상.
컴포넌트 캡슐화
PQFP(Plastic Quad Flat Package) 패키지는 칩 핀 사이의 거리가 매우 작고 핀이 매우 얇습니다. 일반적으로 대규모 또는 초대형 집적 회로는 이 패키지 형태를 채택하고 있으며 핀의 수는 일반적으로 100개 이상입니다. 이러한 형태로 패키지된 칩은 칩을 마더보드에 납땜하기 위해 SMD(Surface Mount Device Technology)를 사용해야 합니다. SMD에 의해 설치된 칩은 마더보드에 구멍을 뚫을 필요가 없으며 일반적으로 마더보드 표면의 해당 핀에 대한 솔더 조인트를 설계했습니다. 칩의 핀을 해당 솔더 조인트와 정렬하면 메인 보드와의 솔더링이 실현될 수 있습니다. 이렇게 납땜된 칩은 특별한 도구 없이는 분해하기 어렵습니다.
PFP(Plastic Flat Package) 방식으로 패키징되는 칩은 기본적으로 PQFP 방식과 동일하다. 유일한 차이점은 PQFP는 일반적으로 정사각형인 반면 PFP는 정사각형 또는 직사각형일 수 있다는 것입니다.
특징:
1. PCB 회로 기판에 설치 및 배선하는 SMD 표면 실장 기술에 적합합니다.
2. 고주파 사용에 적합합니다. ⒊작동이 쉽고 신뢰성이 높다.
4. 칩 면적과 패키지 면적의 비율이 작다.
80286, 80386 및 Intel 시리즈 CPU의 일부 486 마더보드는 이 패키지를 사용합니다.
SMD, PQFP 및 PFP 등 납땜 또는 납땜 제거:
BGA 볼 그리드 어레이
집적 회로 기술의 발전으로 집적 회로의 패키징 요구 사항은 더욱 엄격해졌습니다. 패키징 기술은 제품의 기능성과 직결되기 때문이다. IC의 주파수가 100MHz를 초과하면 기존의 패키징 방법은 소위 "CrossTalk(크로스토크)" 현상을 일으킬 수 있으며 IC의 핀 수가 208Pin을 초과하면 기존의 캡슐화에 어려움이 있습니다. 따라서 PQFP 패키징을 사용하는 것 외에도 오늘날 핀 수가 많은 칩(예: 그래픽 칩 및 칩셋 등)의 대부분은 BGA(Ball Grid Array Package) 패키징 기술로 전환했습니다. BGA는 등장하자마자 마더보드의 CPU 및 남/북 브리지 칩과 같은 고밀도, 고성능, 다중 핀 패키지를 위한 최고의 선택이 되었습니다.
BGA 패키징 기술은 다섯 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. PBGA(플라스틱 BGA) 기판: 일반적으로 유기 물질의 2-4층으로 구성된 다층 기판입니다. Intel 시리즈 CPU 중에서 Pentium Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 프로세서는 모두 이 패키지를 사용합니다.
2. CBGA(CeramicBGA) 기판: 즉, 세라믹 기판. 칩과 기판 사이의 전기적 연결은 일반적으로 플립 칩(FlipChip, 줄여서 FC)에 의해 설치됩니다. Intel 시리즈 CPU 중에서 Pentium I, II 및 Pentium Pro 프로세서는 모두 이 패키지를 사용했습니다.
⒊FCBGA(FilpChipBGA) 기판: 경질 다층 기판.
⒋TBGA(TapeBGA) 기판: 기판은 스트립 모양의 부드러운 1-2 레이어 PCB 회로 기판입니다.
5. CDPBGA(Carity Down PBGA) 기판: 패키지 중앙에 정사각형 모양의 오목한 부분이 있는 칩 영역(캐비티 영역이라고도 함)을 말합니다.
특징:
1. I/O 핀 수는 늘었지만 QFP 패키징 방식에 비해 핀 사이의 거리가 훨씬 넓어 수율이 향상된다.
2. BGA의 전력 소모는 증가하지만 제어된 붕괴 칩 용접을 사용하여 전열 성능을 향상시킬 수 있습니다.
⒊신호 전송 지연이 적고 적응 주파수가 크게 향상됩니다.
4. Coplanar 용접은 조립에 사용할 수 있으며 신뢰성이 크게 향상됩니다.
10년 이상의 개발 끝에 BGA 패키징 방법은 실용 단계에 진입했습니다. 1987년 유명한 Citizen 회사는 플라스틱 볼 그리드 어레이에 패키지된 칩(예: BGA)을 개발하기 시작했습니다. 이후 모토로라, 컴팩 등도 BGA 개발 대열에 합류했다. 1993년 모토로라는 휴대폰에 BGA를 적용하는데 앞장섰다. 같은 해 Compaq은 이를 워크스테이션과 PC에도 적용했습니다. 5~6년 전까지만 해도 인텔은 컴퓨터 CPU(예: 펜티엄 II, 펜티엄 III, 펜티엄 IV 등)와 칩셋(i850 등)에 BGA를 사용하기 시작했으며, 이는 BGA 응용 분야 확장에 연료를 공급하는 역할을 했습니다. . BGA는 매우 인기 있는 IC 패키징 기술이 되었습니다. 2000년 세계 시장 규모는 12억 개였다. 2005년 시장 수요는 2000년 대비 70% 이상 증가할 것으로 추정된다.
CSP 칩 크기
개인화되고 가벼운 전자 제품에 대한 세계적인 수요로 인해 패키징 기술은 CSP(Chip Size Package)로 발전했습니다. 칩 패키지 아웃라인의 크기를 줄여서 패키지 크기가 베어 칩 크기만큼 커질 수 있습니다. 즉, 패키징된 IC의 측면 길이는 칩의 1.2배를 넘지 않으며, IC 면적은 다이보다 1.4배만 큽니다.
CSP 패키징은 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
⒈Lead Frame Type(전통적인 Lead Frame 형태), 대표 제조사로는 Fujitsu, Hitachi, Rohm, Goldstar 등이 있음.
2. Rigid Interposer Type(hard interposer type)으로 대표적인 제조사로는 Motorola, Sony, Toshiba, Panasonic 등이 있다.
⒊Flexible Interposer Type(soft interposer type)으로 Tessera의 microBGA가 가장 유명하며 CTS의 sim-BGA도 같은 원리를 사용한다. 대표되는 다른 제조업체로는 General Electric(GE) 및 NEC가 있습니다.
⒋Wafer Level Package(웨이퍼 사이즈 패키지): WLCSP는 기존의 단일 칩 패키징 방식과 달리 전체 웨이퍼를 개별 칩으로 절단하는 방식입니다. 그것은 패키징 기술의 미래 주류라고 주장하며 연구 개발에 투자되었습니다. FCT, Aptos, Casio, EPIC, Fujitsu, Mitsubishi Electronics 등 포함
특징:
1. 칩 I/O 핀의 증가하는 요구를 충족합니다.
2. 칩 면적과 패키지 면적의 비율이 매우 작다.
⒊ 지연 시간을 크게 단축합니다.
CSP 패키징은 메모리 스틱 및 휴대용 전자 제품과 같이 핀 수가 적은 IC에 적합합니다. 향후 정보가전(IA), 디지털TV(DTV), 전자책(E-Book), 무선네트워크 WLAN/GigabitEthemet, ADSL/휴대폰 칩, 블루투스(Bluetooth) 등의 신기술에 널리 사용될 예정이다. 제품.
그리고 BGA, CSP, TBGA 및 PBGA 납땜 및 납땜 제거:
