Otvorena šupljina IC paketi su integrisana kola paketi koji drže die područje otvoren ili lagano zapečaćen za pristup. Oni podržavaju testiranje, podešavanje, termičke provere i funkcije vazdušnog razmaka uz zadržavanje standardnog površinskog otiska. Ovaj članak pruža informacije o strukturi, opcijama, ponašanju, aplikacijama, potrebama rasporeda, pouzdanosti i pravilnim slučajevima upotrebe.
Pregled IC paketa sa otvorenim šupljinama
IC paketi sa otvorenim šupljinama (koji se nazivaju i paketi sa otvorenim poklopcem ili vazdušnom šupljinom) su specijalni paketi integrisanih kola koji namerno drže otvoreni prostor iznad čipa. Silikonska matrica je pričvršćena unutar plastičnog ili keramičkog kućišta i povezana sitnim žicama ili flip-chip izbočinama. Umesto da sve pokrije materijalom za oblikovanje, gornji poklopac je ostavljen ili samo lagano pričvršćen, tako da matrica i šupljina ostaju otvoreni i lako dostupni.
Zajednički uslovi za otvorene šupljine IC paketa
Različite kompanije mogu koristiti malo različita imena za IC pakete sa otvorenim šupljinama, čak i kada znače skoro istu stvar. Paketi sa otvorenim poklopcem ili otvorenom šupljinom opisuju telo paketa sa šupljinom koja je još uvek izložena jer poklopac nije zapečaćen. Vazdušna šupljina KFN / KFP se odnosi na KFN- ili KFP-stilu paketa koji drže vazdušni jaz iznad matrice umesto popunjavanja prostora sa čvrstim kalupa jedinjenja. Plastična ambalaža otvorene šupljine (OCPP) je plastična ambalaža koja je izgrađena ili modifikovana tako da matrica sedi u izloženoj šupljini koja se kasnije može ponovo inkapsulirati.
Unutrašnji delovi IC paketa otvorene šupljine
• Podloga ili olovni okvir: Bakarni okvir ili laminat koji drži igle i termalnu podlogu.
• Područje za pričvršćivanje matrice: Središnji jastučić na kojem je silikonska matrica fiksirana epoksidom ili lemljenjem.
• Interkonekcija: Žičane veze ili flip-chip izbočine koje povezuju matricu sa vodovima.
• Šuplji zidovi: Plastični ili keramički prsten koji formira otvoreni prostor iznad matrice.
• Opcije poklopca: Metalni ili keramički poklopac koji se kasnije može dodati za zatvaranje šupljine.
Opcije konfiguracije za IC pakete otvorene šupljine
IC paketi sa otvorenim šupljinama mogu se graditi na nekoliko različitih načina, u zavisnosti od toga koliko je potreban pristup matrici i koliko je potrebna zaštita. Pakovanje bez poklopca ima potpuno otvorenu šupljinu, tako da je matrica potpuno izložena. Ovo daje maksimalan pristup za testiranje, sondiranje i preradu. Paket sa delimičnim poklopcem koristi nizak ili prozorski poklopac, koji pokriva šupljinu, ali i dalje ostavlja neke otvore, tako da postoji kombinacija pristupa i osnovne zaštite. Potpuno poklopljen paket ima zapečaćen metalni ili keramički poklopac, pružajući zaštitu koja je blizu normalnog proizvodnog IC-a.
U mnogim projektima, IC paketi bez poklopca otvorene šupljine se prvo koriste tokom ranog laboratorijskog testiranja. Verzije sa delimičnim poklopcem dolaze sledeće kada je potrebna neka zaštita, ali se mora zadržati ograničen pristup. Potpuno poklopcem verzije se koriste kada je dizajn skoro konačan, a ponašanje treba da blisko odgovara gotovom proizvodu, dok još uvek počinje od iste otvorene šupljine IC paketa platforme.
KSNUMKS. Interconnect izbori u otvorenim šupljinama IC paketa
IC paket otvorene šupljine odnosi se na strukturu paketa u kojoj je matrica smeštena unutar izložene šupljine. Termin opisuje fizičku konstrukciju paketa i ne definiše kako je matrica električno povezana sa kablovima paketa.
U okviru paketa otvorene šupljine, obično se koriste dve metode interkonekcije: žičana veza i flip-čip. U konfiguraciji žičane veze, matrica se montira licem prema gore, a jastučići za lepljenje oko perimetra matrice su povezani sa olovnim okvirom pomoću tankih metalnih žica. Ove žičane petlje ostaju vidljive, što omogućava osnovni vizuelni pregled i pojednostavljuje sondiranje tokom testiranja.
U konfiguraciji flip-čipa, matrica je montirana licem nadole i povezana sa paketom preko lemljenja izbočina ili metalnih stubova. Ova struktura skraćuje električni put između matrice i paketa, smanjujući parazitske efekte i omogućavajući veću gustinu pinova i poboljšane performanse signala. Pošto interkonekcije nisu izložene, direktno sondiranje i prerada su ograničeniji.
U praksi, neki paketi sa otvorenim šupljinama koriste interkonekcije sa žicom tokom ranog razvoja i kasnijeg prelaska na flip-čip kada je potreban veći broj pinova ili propusni opseg.
Termičko ponašanje IC paketa otvorenih šupljina
IC paketi sa otvorenim šupljinama mogu lakše da pomeraju toplotu od potpuno oblikovanih plastičnih pakovanja. Jer ima manje kalupa jedinjenja i ponekad tanji ili bez poklopca, toplota ima kraći put od matrice do vazduha ili do hladnjaka. Ovo može smanjiti toplotni otpor od matrice do okoline i pomoći u održavanju temperature spoja u sigurnom opsegu.
Sa šupljinom otvorenijom, takođe je lakše isprobati različite materijale termalnog interfejsa, kontaktne pritiske i delove za hlađenje. Za IC sa gustom snagom, IC paketi otvorenih šupljina često se koriste za podešavanje i usavršavanje podešavanja hlađenja pre prelaska na konačni oblikovani paket koji se više fokusira na troškove.
Vazdušne šupljine u IC paketima otvorene šupljine
U nekim IC paketima sa otvorenim šupljinama, prostor ispunjen vazduhom unutar šupljine je funkcionalni deo uređaja, a ne nusprodukt strukture pakovanja. Prisustvo vazduha direktno podržava kako određene komponente komuniciraju sa svojim okruženjem.
Za optičke uređaje potreban je jasan put za svetlost, koji se može obezbediti otvorenom šupljinom ili prozirnim prozorskim poklopcem. Slično tome, MEMS i senzori životne sredine oslanjaju se na šupljine koje omogućavaju pritisak, zvuk ili gas da dođu do senzorskih elemenata bez prepreka.
Vazdušne šupljine su takođe važne u RF i mikrotalasnim aplikacijama. Kada vazduh služi kao dielektrik iznad tragova signala, rezonatora ili antena, električne performanse mogu da se poboljšaju zbog nižih dielektričnih gubitaka. Nasuprot tome, čvrsti plastični overmold može blokirati ili promeniti ove signale i degradirati ponašanje uređaja.
Primene otvorenih šupljih IC paketa
MEMS i senzorski uređaji
IC paketi sa otvorenim šupljinama koriste se za smeštaj MEMS senzora kao što su akcelerometri, žiroskopi i senzori pritiska u aplikacijama za detekciju kretanja, položaja i okoline.
Optički i svetlosni IC
Primenjuju se u optičkim i svetlosnim krugovima, uključujući fotodetektore, izvore svetlosti i optičke module predajnika ili prijemnika za zadatke podataka, snimanja i senzora.
RF Prednji krajevi i pojačala
Formati otvorenih šupljina se koriste u RF prednjim krajevima i pojačala snage koji se nalaze u bežičnim vezama, komunikacionim modulima i visokofrekventnim signalnim lancima.
Visoka pouzdanost i avio elektronika
Ovi paketi podržavaju visoku pouzdanost i vazduhoplovnu elektroniku, gde se gole matrice koriste u kritičnim kontrolnim, senzorskim i komunikacionim sistemima.
Mešoviti signali i analogni prototipovi
Oni se primenjuju u mešovitim signalima i analognim prototipovima IC-ova koji se koriste u laboratorijama i evaluacijskim pločama za validaciju signalnih puteva, pristrasnih šema i analognih prednjih krajeva pre pune proizvodnje.
Proizvodnja i prilagođeni IC programi
IC paketi sa otvorenim šupljinama se takođe koriste u proizvodnji i prilagođenim IC programima koji služe specijalizovanim tržištima kao što su industrijska kontrola, medicinska oprema, automobilski sistemi i komunikaciona infrastruktura.
PCB Footprints za otvorene šupljine IC paketa
Mnogi IC paketi otvorenih šupljina su napravljeni da odgovaraju uobičajenim KFN-stilu obrisa, tako da se lako uklapaju u standardne PCB rasporeda. Broj pin i pin aranžman obično prate poznate KFN obrasce, a izloženi termalni jastučić se čuva u istom položaju i obliku kao i oblikovana verzija.
Zbog toga, preporučeni PCB zemljište obrazac je često isti i za otvorene šupljine i oblikovane pakete. Jedan dizajn PCB-a može podržati rane gradnje sa otvorenim šupljinama IC paketa za pristup i podešavanje, a kasnije gradi sa potpuno oblikovanim ili potpuno poklopcem verzije, sa malo ili nimalo promena na ploči.
Kada koristiti IC pakete otvorene šupljine?
Potrebe za direktnim pristupom Die
Izaberite IC paket otvorene šupljine kada matrica mora biti dostupna za sondiranje, preradu ili blisko praćenje tokom razvoja i testiranja.
Optički, MEMS i RF Air-Gap potrebe
Koristite pakovanje sa otvorenom šupljinom kada je kolu potreban vazdušni razmak za optičke staze, MEMS kretanje ili RF strukture da bi ispravno radili.
KFN-kompatibilan otisak sa budućim opcijama
Izaberite ovaj stil kada je projektu potreban KFN-kao otisak sada, ali može da se prebaci na potpuno oblikovan ili potpuno poklopac paket kasnije bez promene PCB.
Termička i procena poklopca u ranim gradnjama
IC paketi sa otvorenim šupljinama su korisni kada rane gradnje moraju proceniti različite hladnjake, materijale za termalni interfejs, poklopce ili prozore pre finalizacije paketa.
Bare-Die Aplikacije
Oni mogu da podrže okruženja visoke pouzdanosti u kojima golim kalupima treba fleksibilno pakovanje uz zadržavanje veličine i troškova pod kontrolom.
Zaključak
Otvorena šupljina IC paketi nude kontrolisani pristup die uz održavanje kompatibilnosti sa zajedničkim rasporedima KFN stilu. Oni podržavaju testiranje, rad vazdušnog jaza i termičku procenu pre konačnog zaptivanja. Uz pravilno rukovanje, dizajn i metode zaptivanja, ovi paketi mogu zadovoljiti potrebe pouzdanosti i podržati senzore, RF, prototip i specijalizovane IC programe bez većih promena PCB-a.
Često postavljana pitanja [FAK]
Kako otvorena šupljina IC paketi uporediti u ceni sa oblikovanim KFN?
Otvorena šupljina IC paketi koštaju više po jedinici od oblikovanih KFN zbog dodatnih koraka obrade i manjeg obima proizvodnje.
Koja ograničenja važe za veličinu umreti i pin broj u otvorenim šupljinama IC paketa?
Oni podržavaju male i srednje veličine matrica i brojeve pinova; Velike matrice ili visoki brojevi igle zahtevaju prilagođene ili keramičke dizajne vazdušnih šupljina.
Šta posebno rukovanje ne otvorene šupljine IC paketi zahtevaju na proizvodnom podu?
Oni zahtevaju strogu kontrolu ESD i pažljivo rukovanje samo od strane tela paketa, bez kontakta ili protoka vazduha preko izloženih matrice i vezivanja žica.
Može li se IC paket otvorene šupljine preraditi nakon montaže PCB?
Da, ali prerada mora biti ograničena na nekoliko kontrolisanih toplotnih ciklusa i koristiti nežno čišćenje kako bi se izbeglo oštećenje šupljine i vezne žice.
Kako se IC paketi otvorenih šupljina koriste u ATE i laboratorijskim ispitivanjima?
Oni su smešteni u utičnice ili test ploče u stilu KFN koje drže šupljinu dostupnu dok ostaju kompatibilni sa standardnom opremom za testiranje.
Koji su glavni nedostaci u odnosu na potpuno oblikovanim paketima?
Oni su osetljiviji na kontaminaciju i mehanička oštećenja, zahtevaju strožu kontrolu rukovanja i neprikladni su za teške uslove, osim ako se kasnije ne zapečate.
