طراحی الگوی دست انداز در بسته بندی تراشه

طراحی الگوی دست انداز در بسته بندی تراشه

طراحی الگوی Bump بخش مهمی از طراحی بسته مدار یکپارچه است ، به خصوص در انواع بسته بندی مانند BGA (آرایه شبکه توپ) و Flip Chip ، طراحی مشترک لحیم کاری اتصال الکتریکی بین تراشه و بستر بسته و عملکرد را تعیین می کند. طراحی الگوی مشترک لحیم کاری باید نه تنها عملکرد و قابلیت اطمینان الکتریکی را در نظر بگیرد ، بلکه اتلاف گرما ، فرآیند تولید و کنترل هزینه را نیز در نظر می گیرد.

مفهوم اساسی در مورد الگوی دست انداز

طراحی الگوی دست انداز به ترتیب اتصالات لحیم کاری (برآمدگی) اشاره دارد ، که معمولاً از طریق آن پین های I/O تراشه از طریق اتصالات لحیم کاری به بستر بسته وصل می شوند. در بسته تراشه Flip ، پین های I/O تراشه به صورت فلیپ پیوند زده و از طریق اتصالات لحیم کاری به لنت های بستر متصل می شوند. طراحی الگوی مفصل لحیم کاری اتصال الکتریکی بین تراشه و برد مدار خارجی را تعیین می کند و بر یکپارچگی سیگنال ، عملکرد حرارتی ، اندازه بسته و فرآیند تولید تأثیر می گذارد.

0020-18273 بدنه ، دریچه دریچه گاز HDP.CVD

اهداف طراحی الگوی دست انداز

هدف اصلی طراحی الگوی دست انداز:

بهینه سازی عملکرد الکتریکی

با تنظیم موقعیت اتصالات لحیم به طور منطقی ، پین های سیگنال تراشه می توانند به طور موثری به بستر متصل شوند ، باعث کاهش تأخیر و تداخل انتقال سیگنال و اطمینان از یکپارچگی سیگنال شوند.

اثر اتلاف گرما

در تراشه های با قدرت بالا ، اتصالات لحیم نه تنها اتصالات الکتریکی را تضمین می کنند ، بلکه باید توزیع گرما را نیز در نظر بگیرند. یک الگوی مناسب لحیمر مناسب به از بین رفتن گرما و جلوگیری از گرمای بیش از حد تراشه کمک می کند.

اندازه و هزینه تعادل

طراحی الگوی مفصل لحیم کاری باید اندازه بسته را تا حد ممکن کاهش دهد و در عین حال امکان سنجی فرآیند تولید را در نظر بگیرید و هزینه را کنترل کنید.

مراحل طراحی الگوی دست انداز

طراحی الگوی دست انداز معمولاً در زیر چند مرحله شامل می شود:

تجزیه و تحلیل و توزیع پین تراشه I/O:

در طی فرآیند طراحی ، برای تعیین عملکرد هر پین (مانند قدرت ، سیگنال ، زمین و غیره) ، باید پین های I/O تراشه مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. با توجه به الزامات طراحی مدار داخلی تراشه ، موقعیت و حالت اتصال هر پین به طور منطقی اختصاص می یابد. برای برخی از سیگنال های پر سرعت یا سیگنال های برق ، ممکن است موقعیت پین ها در مناطق خاص در اولویت قرار گیرد تا از دست دادن سیگنال و تداخل الکترومغناطیسی کاهش یابد.

طراحی آرایه مشترک لحیم کاری:

سپس ، بر اساس اندازه بسته ، تعداد پین ها و الزامات الکتریکی تراشه ، ترتیب اتصالات لحیم کاری تعیین می شود. الگوی اتصالات لحیم معمولاً یک آرایه مستطیل یا مربع است ، اما می تواند در صورت لزوم در یک طرح خاص طراحی شود. هنگام طراحی اتصالات لحیم کاری ، لازم است اطمینان حاصل شود که فاصله و اندازه هر مفصل لحیم کاری برای فرآیند تولید مناسب است ، تا از طرح خیلی نزدیک بر راندمان تولید و قابلیت اطمینان بسته جلوگیری شود.

0010-02142 دریچه دریچه گاز

یکپارچگی سیگنال و بهینه سازی توزیع قدرت:

سیگنال های با سرعت بالا برای جلوگیری از خطوط سیگنال که خیلی طولانی هستند یا توسط سایر سیگنال ها دخالت می کنند ، به طرح اتصالات لحیم توجه ویژه می کنند. بنابراین ، هنگام طراحی ، باید طول خطوط سیگنال به حداقل برسد و فاصله بین اتصالات لحیم کاری برای بهینه سازی انتقال سیگنال باید نگه داشته شود. برای سیگنال های قدرت و زمین ، طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که اتصالات لحیم به طور مساوی جریان را توزیع می کنند و به دلیل تراکم بیش از حد جریان از گرمای بیش از حد یا خرابی خودداری می کنند.

مدیریت حرارتی و طراحی اتلاف گرما:

برای تراشه های پرقدرت ، طراحی الگوی برآمدگی نیز باید مدیریت حرارتی را در نظر بگیرد. با تنظیم صحیح اتصالات لحیم ، به خصوص در ناحیه منبع حرارتی تراشه ، می تواند به از بین رفتن گرما کمک کند. در برخی از طرح های بسته ، ممکن است لازم باشد اتصالات لحیم کاری حرارتی اضافی یا بهبود اتلاف گرما از طریق بسترهای چند لایه و ساختارهای انبساط حرارتی. تجزیه و تحلیل تولید و تولید: پس از اتمام طراحی ، باید تجزیه و تحلیل تولیدی انجام شود تا اطمینان حاصل شود که طراحی اتصالات لحیم کاری نیازهای فرآیند تولید را برآورده می کند. این شامل این است که آیا اندازه ، فاصله و شکل مشترک لحیم کاری مطابق با قابلیت های تجهیزات تولید است و همچنین آیا می توان جوش های پایدار را در طی فرآیند تولید به دست آورد. چگالی بسته نیز باید در فرآیند طراحی در نظر گرفته شود و ترتیب اتصالات لحیم کاری باید از طراحی بیش از حد متراکم جلوگیری شود که منجر به افزایش دشواری روند لحیم کاری و میزان محصولات معیوب می شود.

انواع الگوی دست انداز

بسته به نوع و الزامات بسته ، طرح های الگوی دست انداز می توانند به اشکال مختلفی ارائه شوند:

دست انداز تراشه

در بسته تراشه Flip ، اتصالات لحیم به طور معمول به طور مستقیم به پشت تراشه لحیم می شوند و برای اتصال لنت های بستر استفاده می شوند. این طرح امکان اتصال محکم تر بین پین های I/O تراشه و بستر را فراهم می کند و در نتیجه انتقال سریع سیگنال ایجاد می شود ، اما نیاز به ترتیب دقیق اتصالات لحیم کاری دارد.

BGA (آرایه شبکه توپ)

بسته BGA با تشکیل آرایه ای از توپ های لحیم کاری در پایین تراشه ، تراشه را به PCB متصل می کند. طراحی الگوی اتصالات لحیم کاری BGA باید فاصله ، اندازه و ترتیب توپ های لحیم کاری را در نظر بگیرد تا از عملکرد الکتریکی و عملکرد اتلاف گرما اطمینان حاصل شود.

CSP (بسته مقیاس تراشه)

طراحی الگوی مشترک لحیم کاری این بسته به طور معمول جمع و جور است و تعداد اتصالات لحیم کاری نسبتاً کوچک است و این امر را برای مدارهای یکپارچه کوچکتر مناسب می کند.

چالش طراحی الگوی دست انداز

تداخل سیگنال و متقاطع

با افزایش فرکانس عملیاتی تراشه ، مسئله یکپارچگی سیگنال اهمیت بیشتری پیدا می کند. هنگام طراحی الگوهای برآمدگی ، لازم است که تداخل بین سیگنال ها را با دقت در نظر بگیرید تا از متقاطع جلوگیری شود.

مسائل مربوط به اتلاف گرما

طراحی حرارتی تراشه های با قدرت بالا یک چالش است و ترتیب مناسب اتصالات لحیم کاری برای اطمینان از توزیع حتی گرما و اتلاف جنبه ای است که باید در طراحی در نظر گرفته شود.

اندازه بسته و مشکل تولید

طراحی الگوی مشترک لحیم کاری نه تنها باید نیازهای عملکرد را در نظر بگیرد ، بلکه محدودیت های اندازه بسته و امکان سنجی فرآیند تولید را نیز در نظر می گیرد و الگوهای بیش از حد پیچیده ممکن است منجر به افزایش دشواری در فرآیند تولید شود.

پایان

طراحی الگوی Bump بخش مهمی از یک بسته مدار یکپارچه است که طرح اتصالات لحیم کاری و اتصال الکتریکی بین تراشه و بستر بسته را تعیین می کند. طراحی مفصل لحیم کاری دقیق انتقال سیگنال را بهینه می کند ، باعث افزایش اتلاف گرما می شود ، اندازه بسته را کنترل می کند و از زنده ماندن فرآیند تولید اطمینان می دهد. در طی فرآیند طراحی ، چندین عامل مانند یکپارچگی سیگنال ، توزیع برق و مدیریت حرارتی باید در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که طراحی نهایی ضمن حفظ تولید خوب و کنترل هزینه ، نیازهای عملکرد بالا را برآورده می کند.