IC podloga je tanak, slojeviti nosač unutar čip paketa. Povezuje silikonsku matricu sa glavnom PCB-om širenjem sitnih jastučića u teren za lemljenje, usmeravanje signala i snage, dodavanje krutosti tokom preklapanja i pomaganje širenja toplote. Ovaj članak daje informacije o vrstama podloga, strukturi, materijalima, rutiranju, procesima, završnim obradama, pravilima dizajna i provjerama pouzdanosti.
Pregled IC podloge
IC podloga, koja se naziva i IC paket supstrat, je tanak, slojeviti nosač unutar čip paketa. Nalazi se između silikonske matrice i glavne štampane ploče (PCB). Njegov glavni zadatak je da poveže vrlo male kontaktne jastučiće matrice sa kuglicama za lemljenje koje su razmaknute dalje, tako da se paket može pričvrstiti na ploču. Takođe pomaže u držanju matrice na mestu, čuva paket od savijanja previše tokom zagrevanja, i daje toploti širi put da se širi u ostatak paketa i u odbor.
IC podloga vs PCB Poređenje
| Odlika | IC podloga | Standardni PCB |
|---|---|---|
| Primarni posao | Povezuje silikonsku matricu unutar paketa na ploču preko kontakata paketa | Povezuje delove i konektore preko cele ploče |
| Gustina rutiranja | Veoma visoka gustina rutiranja sa veoma finim linijama i razmakom | Niža gustina rutiranja sa širim linijama i razmakom od podloge |
| Vias | Microvias are common for short, guste vertical connections between layers | Microvias se može koristiti u HDI pločama, ali mnogi odbori koriste veće vias |
| Tipična upotreba | Koristi se unutar paketa čipova kao što su BGA, CSP i flip-chip paketi | Koristi se kao glavna sistemska ploča u proizvodima kao što su telefoni, ruteri, i računari |
Ruiranje signala kroz IC podlogu
Unutar pakovanja, podloga obezbeđuje kratke, kontrolisane puteve za signale i snagu između matrice i kuglica za lemljenje.
• Die jastučići se povezuju sa podlogom žičanim vezama, izbočinama (flip-chip) ili TAB.
• Unutrašnji slojevi usmeravaju signale prema spolja uz zadržavanje impedanse ciljeva dosledno.
• Ravni napajanja i uzemljenja distribuiraju struju i smanjuju odbijanje napajanja.
• Kuglice za lemljenje na donjoj strani povezuju paket sa glavnom PCB.
Jezgro i struktura podloge
• Jezgro: strukturna kičma; deblji dielektrik; podržava mehaničku krutost i šire rutiranje tamo gde se koristi
• Slojevi: tanki dielektrik + fini bakar za gustu ventilator
• Microvias: kratke vertikalne veze između obližnjih slojeva nagomilavanja
Zajednički IC podloga Materijali i faktori selekcije
| Porodica materijala | Primeri | Tipične prednosti |
|---|---|---|
| Kruta organska | ABF, BT, epoksidni sistemi | Podržava fino nagomilavanje rutiranje, dobro skalira za proizvodnju obima i balansira električne i mehaničke potrebe |
| Flek organski | Na bazi poliimida | Omogućava rutiranje da se savija dok ostaje tanak, što pomaže u rasporedima koji zahtevaju fleksibilne veze |
| Keramika | Al₂O₃, AlN | Niska termička ekspanzija za bolju dimenzionalnu stabilnost i snažno rukovanje toplotom u poređenju sa mnogim organskim materijalima |
IC vrste podloga prema stilu pakovanja
| Tip podloge | Najbolje uklapanje |
|---|---|
| BGA podloga | Podržava visoke I / O brojeve i jake ukupne performanse paketa |
| CSP supstrat | Napravljen za tanke pakete sa kompaktnim otiskom |
| Flip-chip podloga | Omogućava kratke veze i veoma gusto rutiranje između matrice i podloge |
| MCM supstrat | Podržava više umire postavljenih i povezanih u jednom paketu |
Metode međusobnog povezivanja Die-to-Substrate
• Način povezivanja utiče na raspored jastučića, ograničenja terena i zahteve za montažu.
• Žičana veza: tanke žice povezuju jastučiće za vezivanje prstiju na podlozi.
• Flip-čip: male izbočine povezuju matricu direktno sa jastučićima na podlozi, stvarajući kratke električne puteve.
• TAB: lepljenje na bazi trake koje koristi tanki film za nošenje i povezivanje vodova, često se koristi kada je potreban format trake.
Fine-Line IC podloga Izrada Procesi
| Proces | Osnovna ideja | Svrha |
|---|---|---|
| Subtraktivno | Počinje sa slojem bakra i uklanja neželjeni bakar jetkanjem | Široko se koristi i dobro razume, sa čvrstom ponovljivosti za mnoge slojeve podloge |
| Aditiv | Gradi bakar samo tamo gde su potrebni tragovi i jastučići, koristeći selektivno oplatu | Pomaže u formiranju veoma finih karakteristika sa strožom kontrolom nad malim oblicima |
| MSAP/mSAP | Koristi tanki sloj semena, zatim ploče i lagano nagriza na kontrolisan način | Podržava manje linije i prostor ciljeva uz zadržavanje dobru kontrolu debljine |
Microvia formiranje i kvalitet izrade
Microvias povezati nagomilavanje slojeva u gustim gomilama. Zato što su mali, njihova geometrija i kvalitet bakra snažno utiču na dugoročni kontinuitet i stabilnost otpora.
Lasersko bušenje formira male, plitke prolaze između obližnjih slojeva. Bakarna oplata oblaže preko zidova da stvori kontinuirani provodni put. Preko punjenja upotpunjuje strukturu smanjenjem šupljina i potpornih jastučića, što pomaže kada via sedi ispod jastučića.
Završne obrade za IC podloge
| Završi | U čemu pomaže |
|---|---|
| ENIG | Obezbeđuje glatku, lemljivu površinu i pomaže u zaštiti bakra od korozije. |
| ENEPIG | Podržava više opcija lepljenja i pomaže u formiranju jakih, pouzdanih spojeva za lemljenje. |
| Zlatne varijante | Koristi se kada površina treba stabilne performanse kontakta ili zlatni sloj pogodan za određene metode lepljenja. |
Pravila dizajna podloge koja utiču na prinos
Linijski / svemirski ciljevi
Zaključajte minimalnu širinu linije i razmak rano, i držite ciljeve usklađene sa onim što proces može dosledno ponavljati u svim slojevima rutiranja.
Preko strategije
Definišite parove slojeva mikrovije i granice dubine rano. Postavite jasna pravila za via-in-pad, popunite oblačiće, i sve keep-out zone koje štite fino rutiranje.
Slaganje
Popravite broj jezgra i slojeva nagomilavanja rano i dodelite uloge rutiranja po sloju, tako da promene rutiranja ne prisiljavaju na preradu velikog slaganja kasnije.
Budžet za varpage
Definišite granice deformacije u koracima reflov i montaže, i držite bakar ravnotežu i simetriju sloja kontroliše tako da podloga ostaje u granici.
KSNUMKS Strategija testiranja
Planirajte pristup testu za kontinuitet i kontrolu kratkih hlača. Rezervišite dovoljno jastučića i rutiranja puteva tako da pokrivenost ne smanjuje kako gustina raste.
Zaključak
IC podloge podržavaju čip pakete obezbeđujući gustu rutiranje, napajanje i uzemljenje ravni, i kratke vertikalne veze kroz microvias. Njihova jezgra i nadogradnja slojevi podesite fan-out sposobnost i krutost paketa. Izbor materijala, fino-line procesi, microvia kvalitet izrade, i površinske obrade utiču na rezultate. Prinos zavisi od mrežnih / svemirskih ciljeva, putem strategije, slaganja, kontrole deformacije i planiranja testova, podržanih AOI, električnim testovima, poprečnim presecima i rendgenskim zrakama.
Često postavljana pitanja [FAK]
Koja širina linije i razmak mogu da dostignu IC podloge?
IC podloge mogu koristiti liniju / prostor ispod 10 μm na slojevima za izgradnju, sa čvršćim ciljevima na naprednim procesima.
Koliko je debljina IC podloga?
Debljina zavisi od stila pakovanja i broja slojeva, u rasponu od ispod KSNUMKS mm za tanki CSP do preko KSNUMKS mm za visokoslojni BGA.
Koje materijalne električne osobine su najvažnije?
Dielektrična konstanta (Dk), faktor rasipanja (Df) i otpor izolacije. Stabilna Dk podržava kontrolu impedanse; nizak Df smanjuje gubitak signala.
Koji su uobičajeni režimi neuspeha IC podloge?
Microvia pukotine, zamor bakra, sloj raslojavanje, i lemljenje zamora zgloba na lopti interfejsa.
Koje dodatne potrebe za dizajnom dolaze sa brzim signalima?
Čvršća kontrola impedanse, kratki povratni putevi, niži preslušavanje i pažljiv razmak između tragova sa čvrstim referentnim ravninama.
Kako se IC podloge menjaju za AI i HPC pakete?
Veći broj slojeva, finija linija / prostor, jača isporuka energije, veće veličine karoserije i bolja podrška za rasporede sa više matrica ili čipleta.
