Wenn der Chip für integrierte Schaltkreise sehr klein ist, welche Rolle spielt die zusätzliche Schaltkreisverpackung?

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Mir ist aufgefallen, dass die tatsächlichen integrierten Schaltkreise von Prozessoren, GPUs, ROMs, spezifischen integrierten Schaltkreisen und anderen ICs sehr klein sind, aber normalerweise in einem viel größeren Paket geliefert werden. Was ist der Zweck der Verpackung? Und aus welchen Materialien bestehen IC-Pakete?

integrated-circuit microprocessor packages die yoyo_fun
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Antworten:

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Was ist der Zweck der Verpackung?

  • Schutz des IC vor Licht (Licht induziert einen Stromfluss in einem PN-Übergang)
  • Schutz des IC vor Feuchtigkeit
  • Nehmen Sie zusammen mit dem Leadframe die Verbindungen des IC weiter auseinander. Diese können einen Abstand von bis zu 100 um haben, was für eine standardmäßige billige Leiterplattenherstellung zu eng ist. Das Leadframe + -Paket erweitert dies auf etwas Verwendbareres wie 0,4 mm bis 2,54 mm (DIP / DIL-Pakete).
  • Machen Sie den IC für Menschen einfacher zu handhaben. Ein DIP-Paket kann einfach in einem Steckbrett oder in einer Steckdose verwendet und ausgetauscht werden.

Und aus welchen Materialien bestehen IC-Pakete?

Der Leadframe: verzinntes Kupfer oder Metall, damit es leicht gelötet werden kann

Der schwarze Teil: normalerweise geformter Kunststoff, manchmal ein Keramikmaterial.

Einige ICs können in einem CSP (Chip Scaled Package) gekauft werden, was eigentlich bedeutet, dass überhaupt kein echtes Paket vorhanden ist. Auf dem Chip wird eine Umverteilungsschicht hergestellt (die die Verbindungen zu dem platziert, was die Leiterplatte verwenden kann), und der IC wird dann montiert direkt auf der Platine. Diese Technik wird auch als "Flip-Chip" bezeichnet.

Bimpelrekkie
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NXP zum Thema CSP: nxp.com/assets/documents/data/en/application-notes/AN3846.pdf . Eine andere kompakte Wahl ist "COB", Chip-on-Board: learn.sparkfun.com/tutorials/how-chip-on-boards-are-made
pjc50
Ich dachte, die Kunststoffkörper wären gegossene Epoxide, die nicht geformt wurden. Würde nicht unter Druck fließender Kunststoff in einer Form die Bonddrähte beschädigen?
Pete Kirkham
Würde nicht unter Druck fließender Kunststoff in einer Form die Bonddrähte beschädigen? Nein, anscheinend nicht. Wenn das Gehäuse ein gegossenes Epoxid wäre, müsste etwas freier Platz für die Bonddrähte vorhanden sein. Was es nicht gibt. Der Kunststoff fließt nur um die Bonddrähte herum und verlegt oder beschädigt sie nicht. Ich bin mir sicher, denn so werden die von mir entworfenen ICs verpackt.
Bimpelrekkie
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In den meisten Fällen wird die zusätzliche Verpackung nur benötigt, um Stifte anzubringen und die Stifte mit der Matrize zu verbinden. Viele modernere Pakete sind viel kleiner, da sie keine älteren DIP-Pin-Größen- / Pitch-Standards verwenden. Zum Beispiel haben QFN, LGA, BGA usw. kleine Pakete, weil sich die Stifte / Pads / Kugeln in der Nähe des Chips befinden. In der Tat sind einige Verpackungen praktisch Kugeln, die direkt mit der bloßen Matrize verbunden sind.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Seite beschreibt den Prozess viel detaillierter (und Sie können viele andere Informationen online finden). Das beschriebene Einkapselungsmittel sind im Allgemeinen Epoxide.

http://electroiq.com/blog/2005/08/materials-and-methods-for-ic-package-assemblies/

AngeloQ
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Das Wärmemanagement kann auch bei der Verpackungsgestaltung eine Rolle spielen. Siehe 'Wärmeverteiler' oder andere verwandte Themen. Darüber hinaus werden ältere Produkte in älteren Paketen geliefert, selbst wenn die eigentliche Prozesstechnologie fortgeschritten ist. 74LSXXXX-Chips in den DIPs waren früher viel größer als heute, aber das Paket bleibt gleich.
Jon Custer
Ich denke, die nächste Frage ist, warum CPUs so viele Pins haben. Warum konnten nicht alle Stromanschlüsse beispielsweise durch einen Molex-Anschluss ersetzt werden, wobei die Stromverteilung auf die Eingänge des Chips innerhalb des Pakets erfolgt?
Random832
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@ Random832: Weil Sie an vielen Stellen Strom auf dem Chip benötigen und es schwierig wäre, ihn von einem Ende des Chips auf das andere zu übertragen? 65W bei 1V ist ein Strom von 65A, für solche Ströme benötigen Sie einige Kupferdrähte. Es gibt auch Speicherschnittstellen mit vielen Drähten.
Michael
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Wenn Sie jemals versucht haben, einen Ultraschall-Microwirebonder einzurichten, erhalten Sie ihn. Nach Tagen des Fummelns, um die richtige Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder etwas anderes zu erreichen, funktioniert die Steifheit der speziell angefertigten Chiphalter-Schablone und die Maschinengewehre wie eine verherrlichte Nähmaschine für Golddrähte. Am besten lassen Sie eine Million ähnlicher Chips durch, bevor sich das Wetter ändert, oder ein dunkler Lord von Sith zieht eine Augenbraue hoch oder eines der anderen Dinge, die damit schief gehen. Da sich die genaue erfolgreiche Prozessbedingung mit verschiedenen Werkzeuggrößen ändert, müssen ein Deckel und Beine darüber angebracht werden, die nicht abfallen und keine so unbequeme Einrichtung erfordern, um eine Verbindung herzustellen. Deckel und Beine, die nass werden und mit dem Standardverfahren für Zinnlotwellen in Kontakt kommen, sind bereits Grund genug, mit verpackten Chips arbeiten zu wollen.

Mephisto
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Es hört sich so an, als hätten Sie eine in einer Prototyping- / Acedemic-Umgebung verwendet, wie ich es getan habe. Sogar der gleiche Drahtbonder würde sich unter den kontrollierten Bedingungen einer Fabrik viel besser verhalten - Reinigungsprozesse, Geschwindigkeit des Drahtverbrauchs (er glüht) usw. Aber Ihr Punkt ist gut gemacht, Drahtbonden ist nicht das, was Sie wollen Tun Sie dies jedes Mal, wenn Sie eine Schaltung gebaut haben (und sie ist zerbrechlich, selbst wenn sie gut funktioniert, sodass Sie sie einkapseln müssen)
Chris H