Si el troquel del circuito integrado es muy pequeño, ¿cuál es el papel del empaque del circuito adicional?

Noté que los circuitos integrados reales de los procesadores, GPU, ROM, circuitos integrados específicos y otros circuitos integrados son muy pequeños, pero generalmente vienen en un paquete mucho más grande. ¿Cuál es el propósito del empaque? ¿Y de qué materiales están hechos los paquetes de circuitos integrados?

Respuestas (3)

¿Cuál es el propósito del empaque?

  • Proteger el IC contra la luz (la luz inducirá el flujo de corriente en una unión PN)
  • Protección del IC contra la humedad
  • Junto con el leadframe , separe más las conexiones del IC. Estos pueden estar espaciados tan cerca como 100 um, que es demasiado cerca para la fabricación estándar de PCB barata. El paquete leadframe + amplía esto a algo más utilizable como 0,4 mm hasta 2,54 mm (paquetes DIP/DIL)
  • Haga que el IC sea más fácil de manejar por humanos. Un paquete DIP se puede usar e intercambiar fácilmente en una placa de prueba o en un zócalo.

¿Y de qué materiales están hechos los paquetes IC?

El leadframe: cobre estañado o metal para que pueda soldarse fácilmente

La parte negra: generalmente plástico moldeado, a veces un material cerámico.

Algunos circuitos integrados se pueden comprar en un CSP (paquete escalado de chip), lo que en realidad significa que no hay un paquete real en absoluto, en la parte superior del chip se crea una capa de redistribución (que espacia las conexiones con lo que puede usar la placa de circuito impreso) y luego se monta el circuito integrado. directamente en la PCB. Esta técnica también se llama "flip chip".

Pensé que los cuerpos de plástico eran epóxicos fundidos, no moldeados. ¿El plástico que fluye bajo presión en un molde no dañaría los cables de unión?
¿El plástico que fluye bajo presión en un molde no dañaría los cables de unión? No, aparentemente no lo hace. Si la carcasa fuera de epoxi moldeado, tendría que haber algo de espacio libre para los cables de conexión. Que no hay. El plástico simplemente fluye alrededor de los cables de unión y no los extravía ni los daña. Estoy seguro porque así es como se empaquetan los circuitos integrados que diseño.

En la mayoría de los casos, el embalaje adicional solo se necesita para unir los pines y unirlos al troquel. Muchos de los paquetes más modernos son mucho más pequeños porque no usan estándares de paso/tamaño de pin DIP más antiguos. Por ejemplo, QFN, LGA, BGA, etc. tienen paquetes pequeños porque los pines/almohadillas/bolas están cerca del troquel. De hecho, algunos paquetes son prácticamente bolas unidas directamente al troquel desnudo.

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Este sitio describe el proceso con mucho más detalle (y puede encontrar mucha más información en línea). El encapsulante como se describe, son generalmente epoxis.

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

La gestión térmica también puede desempeñar un papel en el diseño del paquete. Consulte 'esparcidor de calor' u otros temas relacionados. Además, los productos heredados vendrán en paquetes heredados, incluso si la tecnología de proceso real ha avanzado. Los chips 74LSXXXX dentro de los DIP solían ser mucho más grandes de lo que son ahora, pero el paquete sigue siendo el mismo.
Creo que la siguiente pregunta es, ¿por qué las CPU tienen tantos pines? ¿Por qué no se pueden reemplazar todos los pines de alimentación con, digamos, un conector molex, con distribución de energía a las entradas del chip dentro del paquete?
@Random832: ¿Porque necesita energía en el chip en muchos lugares y sería difícil transferirlo de un extremo del chip al otro? 65W a 1V es una corriente de 65A, necesita bastantes cables de cobre para tales corrientes. También hay interfaces de memoria con muchos cables.

Si alguna vez ha intentado configurar un microwirebonder ultrasónico, lo obtendrá. Después de días de juguetear para obtener la temperatura, la humedad o algo así, la rigidez de la plantilla de soporte de chip hecha a medida, funciona y la cosa se aleja como una máquina de coser glorificada para hilos de oro. Es mejor obtener un millón de chips similares antes de que cambie el clima, o un señor oscuro de los Sith levante una ceja, o cualquier otra cosa que salga mal con estos. Dado que la condición exacta del proceso exitoso cambiará con diferentes tamaños de matriz, es necesario colocar una tapa y patas sobre ella que no se caigan y que no necesiten una configuración tan inconveniente para hacer la conexión. La tapa y las patas que se mojarán y entrarán en contacto con el proceso de ola de soldadura de estaño estándar ya son razón suficiente para querer trabajar con chips empaquetados.

Parece que has usado uno en un entorno académico/de creación de prototipos como el mío. Incluso el mismo soldador de alambre se comportaría mucho mejor en las condiciones controladas de una fábrica: procesos de limpieza, tasa de consumo de alambre (recocido), etc. Pero su punto está bien hecho, la unión de alambre no es algo que desee hazlo cada vez que construyas un circuito (y es frágil incluso cuando funciona bien, por lo que tendrías que encapsularlo)
Si el troquel del circuito integrado es muy pequeño, ¿cuál es el papel del empaque del circuito adicional?
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