Ensemble de balance à puce : conception compacte et efficace expliquée

Introduction

Dans la conception de circuits imprimés, Ensemble balance à puce Les CSP occupent une place importante. Elles permettent d'économiser de l'espace et sont très efficaces. En utilisant ces solutions compactes, vous pouvez facilement maximiser les performances. Passons maintenant en revue la technologie des CSP.

Qu'est-ce que le package CSP Chip Scale ?

Un boîtier à puce est un type de semi-conducteur Paquet. Il est presque aussi petit que la puce elle-même. Il offre une grande efficacité spatiale et des performances exceptionnelles. Grâce aux CSP, vous obtenez des conceptions compactes pour l'électronique miniaturisée moderne.

Caractéristiques de l'emballage à puce

Les CSP sont connus pour leur taille compacte et leur grande fonctionnalité. Ils offrent de bonnes performances de transfert de chaleur. Vous bénéficiez d'une taille d'élément réduite et d'une vitesse de fonctionnement accrue. Les CSP peuvent également rationaliser le processus d'assemblage. Leur compacité vous permet de réaliser des conceptions innovantes.

Quelles sont les formes courantes de boîtiers à puce CSP ?

Le package Chip Scale est disponible sous différentes formes pour répondre aux besoins de diverses applications. Il s'agit notamment des puces plombées, des puces retournées, des puces non retournées, des liaisons par fil et des réseaux à billes. Chacun d'entre eux a son utilité dans les appareils électroniques. Vous pouvez sélectionner celui qui convient le mieux à votre projet, car il existe de nombreuses options qui peuvent offrir une flexibilité et une plus grande personnalisation.

CSP à puce retournée (FCCSP)

Au lieu de la liaison par fils, le FCCSP utilise des interconnexions par bosses avec une méthode de montage de puce inversée. En raison de cette conception, I / O La distribution est répartie uniformément sur toute la surface, tandis que la réduction de la taille de la puce est également obtenue grâce à l'optimisation des chemins. Parmi ses avantages figurent la faible inductance du signal, une grande fiabilité et une forte protection lors des soudures. La plupart des applications nécessitent des composés de moulage et un remplissage capillaire avec une prise en charge maximale de 200 E/S.

Puce non retournée

La configuration de montage avant a les couches d'électrodes alignées verticalement. Dans cette conception, un semi-conducteur de type P est placé au-dessus d'un élément actif, qui est une couche électroluminescente, un semi-conducteur de type N, puis un substratCe domaine a été important dans le passé uniquement en raison des contraintes thermiques liées à l’utilisation de substrats en saphir, et l’efficacité et la fiabilité de cette conception sont compromises.

Fil soudé

Cette méthode d’interconnexion rentable utilise de l’or ou aluminium fils pour connexions électriques. Hautes fréquences (supérieures à 100 GHz) sont rendues possibles par la liaison par fils, qui reste la solution de conditionnement la plus élastique. Il existe un certain nombre d'applications pratiques telles que la liaison par billes d'or et la liaison par coins d'aluminium, qui assurent toutes deux un contact constant dans de nombreuses applications de semi-conducteurs.

Réseau de grille à billes

BGA Les boîtiers offrent une densité élevée d'interconnexions dans un microprocesseur, ce qui permet le montage permanent des appareils. La base entière du boîtier est utilisée pour monter les connexions, contrairement à la plupart des boîtiers qui se trouvent à la périphérie du boîtier, ce qui permet d'avoir beaucoup plus de broches sur la base. Des vitesses de fonctionnement plus élevées sont obtenues par rapport aux conceptions qui n'ont des connexions que sur le périmètre du boîtier, où la longueur de la piste est réduite.

Plomb

La technologie Chip-On-Lead permet de monter les puces sur les fils du cadre de connexion au lieu des pastilles. Cela élimine le ruban de support lors du câblage, ce qui est important dans certaines applications. Une telle conception nécessite un contrôle minutieux des processus de fabrication car elle utilise une technique de câblage sans support.

Types de boîtiers à puce CSP

CSP personnalisé basé sur un cadre de connexion (LFCSP)

Les CSP personnalisés basés sur un cadre de connexion sont hautement adaptables à différentes exigences. Ils utilisent le cadre de connexion comme support structurel. Vous obtenez une fiabilité et des performances améliorées avec ce type. Les LFCSP sont parfaits pour la dissipation de chaleur. Ils offrent des solutions de boîtier robustes pour différents types d'électronique.

CSP à base de substrat flexible

Un CSP basé sur un substrat flexible utilise une base pliable pour une plus grande adaptabilité. Il peut facilement s'adapter à des espaces courbes ou irréguliers que d'autres ne peuvent pas. Vous obtenez une flexibilité de conception et des options d'intégration améliorées. Ces CSP prennent en charge des configurations dynamiques et innovantes. Ils conviennent à diverses applications avancées.

CSP à puce retournée (FCCSP)

Les CSP à puce retournée se connectent directement au substrat à l'aide de bosses de soudure. Cela permet de réduire au minimum la distance de déplacement du signal, ce qui améliore la vitesse. Vous obtenez de meilleures performances électriques et une meilleure efficacité thermique. Les FCCSP réduisent considérablement la taille de l'appareil. Ils sont particulièrement adaptés aux applications à grande vitesse.

CSP à base de substrat stratifié

Les CSP basés sur un substrat stratifié supportent la puce à l'aide d'une couche stratifiée. Ce type offre une excellente protection environnementale. Il présente également de grands avantages en termes de durabilité et de stabilité accrues. Ils sont tout à fait adaptés aux applications nécessitant des constructions robustes. Les CSP basés sur un substrat stratifié offrent des performances fiables dans des conditions difficiles.

CSP de redistribution au niveau des plaquettes (WL-CSP)

Les CSP à redistribution au niveau du wafer ont des couches de redistribution directement sur le wafer. Cela vous permettra d'obtenir des interconnexions plus fines et une taille de boîtier plus petite, ce qui améliorera vos performances et votre intégration. Les CSP WL sont particulièrement adaptés aux applications à haute densité. Ils ouvrent de nouvelles perspectives pour l'avenir des techniques de miniaturisation.

Processus de fabrication de boîtiers à l'échelle de la puce

Étape 1 : Fixation de la matrice

La première étape consiste à fixer la puce sur l'interposeur à l'aide d'époxy. Lors de la connexion de l'arrière de la puce au circuit, de l'époxy conducteur est utilisé, comme c'est le cas pour le packaging flip-chip. Cela permet d'obtenir d'excellents contacts électriques et mécaniques. Ce processus est important pour établir les connexions de base. De plus, un alignement correct est nécessaire pour les applications hautes performances.

Étape 2 : Liaison par fil de la puce à l'interposeur

Vous pouvez maintenant relier la puce à l'interposeur par des fils. Des fils d'or ou d'aluminium sont utilisés ici. Les fils sont placés de manière à être aussi bas et proches que possible de la puce. Cela minimise la taille totale du boîtier. Ainsi, les boîtiers à l'échelle de la puce conserveront leur compacité et leur efficacité.

Étape 3 : Encapsulation de la matrice et des fils avec du plastique

La troisième étape consiste à encapsuler la matrice et les fils avec du plastique. Cette couche protectrice préserve l'intégrité des connexions. Elle offre une protection environnementale contre la poussière et l'humidité. Cette étape est très importante car elle maintient en place le composant interne délicat pour assurer la durabilité et la longévité du boîtier.

Étape 4 : Fixation des billes de soudure à l'interposeur

Des billes de soudure sont ensuite fixées au bas de l'interposeur. Les billes assurent une connexion aux circuits externes, qui créent ensuite des voies électriques fiables pour le boîtier. Le placement approprié est très important pour assurer un transfert de signal efficace, ce qui est indispensable pour la fonctionnalité du boîtier.

Étape 5 : Étiquetage et découpe de l'emballage

L'ensemble de l'emballage est identifié et sa qualité est contrôlée. L'emballage entier est étiqueté pour identification. Il est ensuite transformé en produit final destiné à être intégré dans des systèmes électroniques. Pour maintenir l'intégrité des emballages, une grande précision et une découpe précise sont nécessaires. Cette dernière étape permet de préparer l'emballage à l'utilisation.

Paquet CSP contre paquet COB

• Paquet de puces à l'échelle (CSP) – La surface de la puce du capteur ne doit pas dépasser 1.2 fois sa taille d'origine avec un boîtier à puce. Les fabricants de capteurs appliquent généralement une couche de verre sur la puce. Le verre protège la puce de tout dommage environnemental. Le CSP est adapté aux appareils miniaturisés en raison de sa compacité. Il assure également la fiabilité et maintient la robustesse de la puce.
• Puce à bord (COB) – Dans un boîtier à puce sur carte, vous placez la puce de l'unité de détection directement sur le PCB ou le FPC. Le boîtier COB offre une conception à profil bas qui s'adapte à plusieurs applications. Il s'agit d'une conception économique, adaptée aux projets soucieux des coûts.

La principale différence entre les deux est que CSP couvre ses photosensible La surface est recouverte d'une couche de verre, alors que la COB ne l'est pas. La CSP est plus rapide, plus précise et plus coûteuse, mais nécessite un environnement sans poussière et une manipulation soigneuse. La COB est moins chère et peu encombrante, mais son temps de traitement est plus long et elle est irréversible. La CSP est la plus précise, tandis que la COB est la plus abordable. Le choix dépend des besoins de votre projet et de votre budget.

Boîtier CSP et boîtier BGA

• Paquet de puces à l'échelle (CSP) – Un boîtier à l'échelle de la puce comporte des billes de soudure proches de la taille de la puce. Ce boîtier compact est complété par une couche de verre sur la puce pour la protection de l'environnement. Le CSP est le mieux adapté aux appareils miniaturisés modernes avec une fonction d'efficacité de l'espace et de fiabilité. Il garantit la résistance et la précision, ce qui lui permet d'améliorer les performances d'un appareil. Le CSP est le mieux adapté lorsque la clarté de la conception et les contraintes de taille sont considérées comme une priorité.
• Boîtier à grille à billes (BGA) – Dans un boîtier BGA, les billes de soudure sont réparties en partie ou en totalité sous la puce. Ce type de boîtier répond aux besoins de haute densité et de hautes performances. Dans le cas de puces avec un nombre élevé de broches et des fréquences de fonctionnement élevées, le BGA est l'option préférée. Cela inclut les processeurs ainsi que les chipsets des cartes mères. Il offre un support robuste pour les conceptions complexes. Les BGA sont sélectionnés si les applications nécessitent plusieurs connexions et permettent une dissipation efficace de la chaleur.

La principale différence entre les deux réside dans la conception et l'adéquation des applications. Le CSP est compact et respectueux de l'environnement, ce qui est très important pour les appareils plus petits et plus délicats. Le BGA prend en charge un nombre élevé de broches, ce qui est idéal pour les besoins en termes de performances et de température, mais dans un environnement plus vaste. Cela dépend vraiment des spécifications de votre appareil et des priorités de conditionnement entre le CSP et le BGA.

Applications du boîtier à puce CSP

FAQs

Comment le CSP se compare-t-il aux autres méthodes d’emballage ?

Le CSP se démarque des méthodes d'emballage traditionnelles. Il a également un faible encombrement et permet ainsi de gagner plus d'espace dans les appareils. La réduction des coûts de fabrication peut être inestimable, mais une augmentation des performances peut également l'être. Une meilleure gestion thermique et une meilleure fiabilité sont des propriétés mécaniques qui favorisent le CSP. Grâce à sa nature compacte et efficace, il est préféré par les industries qui ont besoin de solutions compactes.

Pourquoi la gestion thermique est-elle importante dans la conception des centrales thermiques à concentration (CSP) ?

La gestion de la chaleur est essentielle au bon fonctionnement d'un appareil CSP. La chaleur détruit les pièces et réduit ainsi les performances. Les CSP sont dotés de matériaux capables de dissiper correctement la chaleur. Assurez-vous que vos appareils sont sûrs et fonctionnent en permanence. Une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie de votre technologie.

Qu'est-ce qui rend le substrat flexible CSP idéal pour les appareils portables ?

La CSP sur un substrat flexible est la meilleure option pour les objets connectés. Elle est courbée, elle peut donc être utilisée pour n'importe quoi. Que reste-t-il ? Des objets connectés durables qui s'adaptent à votre mode de vie. La CSP peut supporter des niveaux de stress insensés sans nuire aux performances. Une technologie innovante et adaptable : c'est une valeur sûre.

Comment la CSP peut-elle aider à réduire la taille des appareils électroniques ?

Le CSP minimise vos circuits tout en priorisant et en maximisant leurs fonctionnalités. Avec le CSP, les concepteurs sont mieux à même d'intégrer davantage de technologie dans des espaces plus petits. La plupart des gens aiment les appareils électroniques plus portables et plus légers.

Pour aller plus loin

Il est nécessaire de comprendre le Chip Scale Package pour apprécier les merveilles électroniques modernes. L'efficacité, la compacité et les innovations du CSP rendent vos gadgets plus intelligents et plus légers. Donc, si vous recherchez un fabricant de Chip Scale Package fiable, consultez toujours PCBTok et gardez une longueur d'avance sur la technologie de pointe qu'il propose à ses consommateurs.