فناوری بسته‌بندی آی‌سی: راهنمای انواع و فناوری‌های بسته‌بندی

مقدمه‌ای بر فناوری بسته‌بندی IC

مدارهای مجتمع (ICs) پایه و اساس تمام سیستم‌های الکترونیکی مدرن را تشکیل می‌دهند. فناوری بسته‌بندی آنها، رابط حیاتی بین تراشه‌های سیلیکونی و محیط خارجی را فراهم می‌کند و به کاربردهای گسترده، کوچک‌سازی و عملکرد با قابلیت اطمینان بالا امکان‌پذیر می‌سازد. این راهنما به دنبال تاریخچه توسعه فناوری بسته‌بندی مدارهای مجتمع است، از دستاوردهای اولیه تا راه‌حل‌های پیشرفته فعلی.

یک بسته‌بندی خوب تراشه نه تنها باید تراشه را محافظت کند، بلکه باید به نیازهایی مانند عملکرد الکتریکی پایدار، دفع حرارت کارآمد، فرآیندهای ساخت ساده و دوام بالا نیز پاسخ دهد. از بسته‌بندی سنتی DIP تا فناوری‌های نوین مانند بسته‌بندی سه‌بعدی و FOWLP، فناوری بسته‌بندی به طور مداوم در حال تحول است.

اصول بنیادی بسته‌بندی IC

بسته‌بندی IC چیست؟ چرا مهم است؟

بسته‌بندی مدار مجتمع (IC) یک پوسته محافظ است که برای نصب ایمن و اتصال تراشه‌ها (یا در مورد ماژول‌های چندتراشه‌ای و بسته‌بندی پیشرفته) در یک سیستم الکترونیکی استفاده می‌شود. عملکردهای اصلی آن شامل:

• محافظت: حفاظت از تراشه‌های مدار مجتمع در برابر رطوبت، ضربه، آلودگی و تخلیه الکترواستاتیک.
• اتصال الکتریکی: اتصال تراشه‌ها به سیستم‌های بزرگتر از طریق سیم‌های فلزی، گلوله‌های لحیم یا پدها، که انتقال سیگنال قدرتمند را ممکن می‌سازد.
• مدیریت حرارت: این بسته‌بندی به پراکندگی گرمای تولید شده توسط مدارهای مجتمع به روی برد مدار چاپی یا در محیط کمک می‌کند و بدین ترتیب عملکرد قابل اعتماد و مداوم را تضمین می‌کند. بهبود پراکندگی گرما برای مدارهای با توان بالا و فرکانس بالا حیاتی است.
• شناسایی: این سند شامل تمام اطلاعات مورد نیاز برای مونتاژ، عملکرد و نگهداری، همچنین انطباق با الزامات قانونی و مقررات است.

دامنه این راهنمای جامع

این راهنمای انتخاب و طراحی بسته‌بندی IC به این پرسش‌ها پاسخ می‌دهد:

• انواع رایج بسته‌بندی IC کدام‌اند؟
• از نظر الکترونیک، ترمودینامیک، مکانیک و ساخت—چه چیزهایی بین انواع مختلف بسته‌بندی‌های IC یکسان و چه چیزهایی متفاوت هستند؟
• با پیشرفت فناوری نیمهرسانا، فناوری بسته‌بندی IC چگونه تغییر کرده است؟
• فناوری بسته‌بندی نوآورانه جدید برای هوش مصنوعی، 5G و اینترنت اشیا چقدر مهم است؟
• کدام راهکار بسته‌بندی بهترین تناسب را با نیازهای کاربردی شما دارد؟

به عبارتی، این راهنمای جامع و مهم است. هدف آن کمک به خوانندگان در درک انواع مدارهای مجتمع، انتخاب بسته‌بندی مناسب و درک روندهای جهانی در فناوری بسته‌بندی است.

مولفه‌های سازنده بسته‌های IC

اجزای پایه بسته‌بندی

صرف‌نظر از نوع بسته‌بندی، تمام بسته‌های مدار مجتمع چندین جزء پایه مشترک دارند که ترکیب آنها منجر به تولید محصولات الکترونیکی با عملکرد بالا و قابل اعتماد می‌شود:

• تراشه IC (چیپ): معمولاً قلب‌ها با استفاده از فناوری پیشرفته تولید نیمهرسانا و با سیلیکون به عنوان ماده اصلی ساخته می‌شوند.
• زیرساخت بسته‌بندی: این زیرساخت می‌تواند تراشه‌ها را به‌صورت ایمن (با استفاده از فناوری باندینگ سیمی یا فلیپ-چیپ) به هم متصل کند و پلتفرمی برای انتقال سیگنال‌ها بین تراشه و پین‌ها یا گلوله‌های لحیم بیرونی فراهم کند.
• پایه‌ها، گلوله‌ها یا صفحات: این پین‌ها در کنار، پایین یا تمام چهار طرف بسته قرار دارند و برای اتصال به برد مدار چاپی (PCB) استفاده می‌شوند.
• ماده ضدعفونی یا درپوش: مواد پلاستیکی یا سرامیکی که برای محافظت ماشین‌آلات و محیطی استفاده می‌شوند.
• علامت‌گذاری‌ها: علامت‌های شناسایی، شماره دسته‌ها، علامت‌های جهت‌گیری و ویژگی‌های احتمالی ضد جعل.
• ویژگی‌های بهبود حرارتی: صفحات حرارتی نمایان، هیت سینک‌ها و صفحات گرمایشی می‌توانند مدیریت حرارتی را بهبود بخشند.

مواد و خواص مکانیکی بسته‌بندی IC

مواد برای بسته‌بندی IC

با پیچیده‌تر شدن فناوری بسته‌بندی، انتخاب مواد بسته‌بندی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

• پلاستیک/اپوکسی: این ماده مقرون‌به‌صرفه است و برای اغلب کاربردهای تجاری مناسب است، اما عملکرد آن در محیط‌های با دمای بالا و رطوبت زیاد محدود است.
• سرامیک: این مواد قابلیت اطمینان بسیار خوبی دارند و برای کاربردهای با توان بالا، نظامی و هوافضا مناسب هستند، به‌ویژه در تحمل تنش‌های حرارتی و مکانیکی شدید.
• فلز/ترکیبی: هیت سینک‌ها و فریم‌های منتهی‌الیه به‌طور فزاینده‌ای در نیمه‌هادی‌های توان و کاربردهای فرکانس بالا استفاده می‌شوند.

جدول مواد بسته‌بندی:

خواص مکانیکی و ویژگی‌های بسته‌بندی

• مقاومت در برابر ارتعاش/ضربه: این موضوع برای صنایع خودرو، هوافضا و الکترونیک صنعتی بسیار حیاتی است.
• حساسیت به رطوبت: بر اساس سطح حساسیت به رطوبت (MSL)، بسته‌بندی پلاستیکی نیازمند نگهداری و دست‌زدن دقیق است.
• ابعاد بسته‌بندی: این عامل بر چیدمان برد مدار چاپی (PCB)، ارتفاع انباشتگی در کاربردهای IC سه‌بعدی و ضخامت دستگاه در دستگاه‌های تلفن همراه تأثیر می‌گذارد.
• قابلیت نصب روی سطح: این روش بسته‌بندی با اتصال مستقیم قطعات به برد مدار چاپی، امکان مونتاژ خودکار و کارآمدتری را فراهم می‌کند.

انواع، ابعاد و طبقه‌بندی بسته‌بندی‌های IC

برای پشتیبانی از رشد انفجاری کاربردها در زمینه‌هایی مانند اینترنت اشیا، محاسبات با عملکرد بالا، خودروها و دستگاه‌های قابل پوشیدن، انواع مختلف بسته‌بندی ظهور کرده‌اند.

فناوری سوراخ عبوری

• بسته‌بندی دوتایی در خط (DIP): این اولین نوع بسته‌بندی مدار مجتمع است. این قطعات کوچک، قابل اعتماد و آسان برای اتصال یا تعویض هستند. همچنان می‌توانید آن‌ها را در نمونه‌های اولیه، سیستم‌های توان و محصولات قدیمی‌تر بیابید.
• TO-92، TO-220: این نوع بسته‌بندی معمولاً برای ترانزیستورهای سیگنال کوچک (TO-92) و دستگاه‌های توان (TO-220) استفاده می‌شود و امکان نصب ایمن و اتصال آسان به صفحات گرمایشی را فراهم می‌کند.

فناوری نصب سطحی ( SMT ) و بسته‌های نصب سطحی

• بسته‌بندی کوچک (SOP)، SOIC: بسته‌های SOP نصب سطحی به‌طور گسترده در الکترونیک مصرفی و الکترونیک خودرو استفاده می‌شوند. بسته‌های SOP نسبت به بسته‌های SOIC نازک‌تر هستند و بنابراین امکان چگالی بالاتری از مسیرکشی روی برد مدار چاپی (PCB) را فراهم می‌کنند.
• بسته‌بندی فلات کواد (QFP): این بسته‌بندی دارای پین‌ها در هر چهار طرف است و برای میکروکنترلرها و آرایه‌های دروازه قابل برنامه‌ریزی (FPGA) با تعداد زیادی پین مناسب است.
• فلات کواد بدون نوار (QFN): پین‌ها از بدنه بسته فراتر نمی‌روند؛ صفحات تماس در پایین بسته قرار دارند. مزیت اصلی این طراحی، عملکرد عالی در دفع حرارت و استفاده کارآمد از فضا است.
• ترانزیستور با بسته‌بندی کوچک (SOT): ترانزیستورها/دیودهای کوچکی که در فناوری نصب سطحی استفاده می‌شوند، دارای چگالی بالایی هستند.

فناوری‌های بسته‌بندی پیشرفته و آرایه‌ای IC

• آرایه شبکه‌ای توپی (BGA): توپ‌های لحیم زیر تراشه به صورت الگوی شبکه‌ای چیده شده‌اند. این طراحی دارای چگالی اتصالی از صدها تا هزاران است، بنابراین برای CPUها، FPGAها و حافظه‌های پرسرعت ایده‌آل است.
• آرایه شبکه‌ای زمینه‌ای (LGA): شبیه به BGA، اما با پدهای روکش‌شده با طلا — ایده‌آل برای CPUهای سرور، که قابلیت اطمینان بالا و تراکم زیادی ارائه می‌دهد.
• بسته‌بندی در سطح تراشه (CSP): تقریباً به اندازه خود تراشه است — ایده‌آل برای تلفن‌های هوشمند، دستگاه‌های پزشکی و اینترنت اشیا.
• بسته‌بندی در سطح ویفر (WLP): این بسته‌ها مستقیماً در سطح ویفر شکل می‌گیرند و راه‌حل‌هایی فوق‌العاده کوچک، با عملکرد بالا و ضخامت کم فراهم می‌کنند.

بسته‌های پیشرفته خاص (ادامه)

• سیستم در یک بسته (SiP): چندین تراشه و مؤلفه‌های غیرفعال/فعال در یک بسته واحد ادغام شده‌اند. این تراشه‌ها مناسب دستگاه‌های پوشیدنی، رادیوهای ریز، ICهای پیشرفته و گره‌های اینترنت اشیا هستند. آن‌ها حداکثر استفاده از فضا را فراهم کرده و چندین عملکرد را در یک بسته قرار می‌دهند.
• تراشه سه‌بعدی / بسته‌بندی تراشه سه‌بعدی / بسته‌بندی سه‌بعدی: ساختارهای تراشه‌های انباشته (با استفاده از فناوری‌های مدارهای عمودی از طریق سیلیکون و اتصال ویفر) ارتباط تراشه به تراشه با پهنای باند بالا و یکپارچگی بی‌نظیر را ممکن می‌سازند. تراشه‌های 3D نماد پردازنده‌های پیشرفته هوش مصنوعی و SoCهای پیشرفته تلفن‌های همراه هستند.

انواع بسته‌بندی‌های IC و کاربردها

اطلاعات موجود در بسته‌بندی IC

اطلاعاتی که با لیزر روی هر بسته مدار مجتمع علامت‌گذاری یا حک شده است بسیار مهم است، زیرا نه تنها بر مونتاژ بلکه بر عملکرد سیستم نیز تأثیر می‌گذارد.

• شماره قطعه و نوع بسته‌بندی: برای شناسایی، تهیه و کنترل کیفیت.
• ابعاد/طرح کلی بسته‌بندی: اندازه، گام پایه و محل قرارگیری را برای طراحی و چیدمان پد مشخص می‌کند.
• پیکربندی پین: چیدمان پین‌ها، پدها یا گلوله‌ها و سیگنال‌ها یا نیروهایی که نشان می‌دهند.
• جزئیات مواد/محیطی: دارای انطباق با RoHS و بدون سرب است و از مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی برخوردار است.
• کدهای لات و کدهای تاریخ: ردیابی برای کیفیت و پیگیری ضمانت.
• علامت‌های جهت‌گیری و مونتاژ: بریدگی‌ها، نقطه‌ها، فیله‌ها یا علامت‌های لیزری که پین ۱ و جهت صحیح را نشان می‌دهند.
• رتبه‌بندی‌های حرارتی: حداکثر دمای اتصال، تلفات توان و دستورالعمل‌های بهبود عملکرد حرارتی.

طراحی بسته‌بندی IC استانداردها

طراحی بسته‌بندی توسط استانداردهای سختگیرانه انجام می‌شود که قابلیت اطمینان، هم‌سازی و امکان تولید را تضمین می‌کند.

• IPC-7351: الگوهای استاندارد پد را برای بسته‌های دستگاه نصب سطحی تعریف می‌کند تا از ثبات بسته در طراحی برد مدار چاپی و مونتاژ خودکار اطمینان حاصل شود.
• ANSI Y32.2-1975: نمادهای نموداری را برای تمام انواع بسته‌های IC تعریف می‌کند.
• ISO 10303-21: فرمت STEP برای تبادل مدل‌های سه‌بعدی از ابعاد و مرزهای بسته‌بندی بین ابزارهای طراحی ضروری است.
• استانداردسازی JEDEC و SEMI: به ویژه برای بسته‌های نیمه‌هادی چندمنبعی، رتبه‌بندی حرارتی، حساسیت به رطوبت، قابلیت آزمون و سازگاری بسته بسیار مهم هستند.
• هماهنگی با RoHS/REACH: اطمینان حاصل کنید که مواد بسته‌بندی مدارهای مجتمع، استانداردهای زیست‌محیطی جهانی را رعایت کنند.

قوانین و بهترین شیوه‌های طراحی بسته‌بندی IC

بسته‌بندی یک مدار مجتمع باید طیفی از الزامات الکتریکی، حرارتی و مکانیکی را در نظر بگیرد، از جمله:

• راهنمایی‌های IPC و JEDEC برای الگوی پایه را دنبال کنید: الگوهای پد بهینه‌سازی شده برای بسته‌بندی نصب سطحی.
• مسیرهای حرارتی را بهینه کنید: از پدهای نمایان، ویاهای حرارتی و لایه مسی کافی در زیر بسته حرارتی استفاده کنید.
• گام پد و پین را بررسی کنید: گام بسته‌بندی مناسب با دقت فرآیند مونتاژ خود انتخاب کنید. بسته‌های BGAs یا QFNs با گام ریز ممکن است نیازمند بازرسی با اشعه ایکس باشند و هزینه مونتاژ را افزایش دهند.
• از علائم جهت‌گیری واضح استفاده کنید: پین ۱ به وضوح روی بسته‌بندی علامت‌گذاری شده و با لایه سیلک اسکرین مدار چاپی (PCB) تراز شده است تا از خطاهای مونتاژ جلوگیری شود.
• طراحی برای سهولت در تولید: از استفاده از تعداد زیادی نوع بسته‌بندی روی یک مدار چاپی (PCB) خودداری کنید و هرگاه ممکن است از بسته‌بندی‌های استاندارد و انبوه تولید شده استفاده نمایید تا هزینه‌های بهینه بسته‌بندی و ثبات زنجیره تأمین تضمین شود.
• استفاده از ابزارهای شبیه‌سازی: جعبه‌ابزارهای جدید طراحی خودکار الکترونیک (EDA) قادر به شبیه‌سازی یکپارچگی سیگنال، تنش مکانیکی و عملکرد حرارتی هستند که انتخاب و یکپارچه‌سازی بسته‌بندی پیشرفته را قابل اعتمادتر می‌کنند.

چگونه بسته‌بندی مناسب IC را انتخاب کنیم

عوامل زیر را هنگام انتخاب یک بسته‌بندی یا نوع بسته‌بندی در نظر بگیرید:

1. نیازهای اجرا: برای کاربردهای با سرعت بالا، کم‌نویز یا با چگالی توان بالا، بسته‌بندی‌های BGA یا IC سه‌بعدی مناسب‌تر هستند. بسته‌بندی‌های SOIC یا QFN راه‌حلی مقرون به صرفه برای بسیاری از کاربردهای متوسط توان فراهم می‌کنند.
2. ملاحظات حرارتی: پردازنده‌ها (CPU) و آی‌سی‌های توان به دفع حرارت بهتری نیاز دارند — بسته‌بندی‌هایی را انتخاب کنید که دارای هیت سینک، پدهای حرارتی یا فناوری پیشرفته سوبسترا باشند.
3. نیازهای مکانیکی و محیطی: هنگامی که عواملی مانند ارتعاش، ضربه یا رطوبت باید در نظر گرفته شوند (مثلاً در کاربردهای خودرویی یا کنترل صنعتی)، بسته‌بندی‌های سرامیکی پیشرفته یا فلزی می‌توانند حداکثر محافظت را فراهم کنند.
4. ساخت‌پذیری و مونتاژ: بسته‌بندی SMT بالاترین توان عملیاتی را برای مونتاژ خودکار فراهم می‌کند؛ بسته‌بندی through-hole ممکن است برای نمونه‌سازی و برخی کاربردهای با نیاز به قابلیت اطمینان بالا مناسب باشد.
5. اندازه بسته‌بندی و محدودیت‌های برد مدار چاپی (PCB): برای فرم‌فکتورهای بسیار فشرده (دستگاه‌های قابل حمل، هدست‌های شنوایی)، از CSP، QFN یا WLP استفاده کنید؛ برای محصولات سازگار با برد بورد یا محصولات سنتی، از DIP یا SOIC استفاده کنید.
6. هزینه و زنجیره تأمین: راهکارهای بسته‌بندی استاندارد معمولاً می‌توانند هزینه‌های بسته‌بندی را کاهش داده و زمان تحویل را کوتاه کنند. هنگام طراحی برای تولید انبوه، ما تمرکز خود را بر انتخاب نوع بسته‌بندی‌های رایج و از پیش ساخته شده قرار می‌دهیم. این امر تهیه قطعات را آسان کرده و هزینه‌ها را تحت کنترل نگه می‌دارد.

چالش‌ها و محدودیت‌ها در بسته‌بندی مدارات مجتمع

اگرچه فناوری بسته‌بندی نیمه‌هادی‌ها به‌طور قابل توجهی پیشرفت کرده است، اما برخی چالش‌های مداوم همچنان نیازمند توجه هستند:

• پراکندگی حرارتی: با افزایش مصرف توان تراشه‌ها، توانایی‌های قابل اعتماد دفع گرما در بسته‌بندی‌های سنتی به حدود حداکثر خود نزدیک شده‌اند. با وجود توسعه‌های جدید مانند FOWLP و مسیرهای حرارتی داخلی، انتخاب بسته‌بندی همچنان بسیار مهم است، به‌ویژه برای SoCهای تولیدکننده گرمای زیاد.
• محدودیت‌های کوچک‌سازی: با کاهش اندازه بسته‌بندی، دشواری در مونتاژ، تغییر شکل و بازرسی ساختارهای ریز افزایش می‌یابد (به‌ویژه برای BGA و WLP)، که این امر خطر خرابی‌های پرهزینه در عمل را افزایش می‌دهد.
• یکپارچگی سیگنال در فرکانس‌های بالا: نرخ‌های بالاتر انتقال داده به این معناست که کنترل تلفات سیگنال، تداخل و نویز الکترومغناطیسی درون بسته‌بندی دشوارتر می‌شود. اگرچه طراحی‌های پیشرفته بستر و محافظ عملکرد را بهبود می‌بخشند، اما هزینه بسته‌بندی را نیز افزایش می‌دهند.
• قابلیت اطمینان مکانیکی: بسته‌بندی باید بتواند در برابر ضربه‌ها، ارتعاشات و تغییرات دمایی مکرر مقاومت کند، به‌ویژه در شرایط سختی که قطعات خودرو و الکترونیک صنعتی با آن مواجه می‌شوند.
• هماهنگی با استانداردهای زیست‌محیطی و مقررات: در پیش‌روی با مقررات فزاینده‌ای که سخت‌گیرانه‌تر می‌شوند، تولیدکنندگان باید اطمینان حاصل کنند که مواد بسته‌بندی بدون سم هستند، قابل بازیافت بوده و با استانداردهای جهانی RoHS/REACH و سایر استانداردهای زیست‌محیطی سازگار باشند.
• فرآیند مونتاژ پیچیده: در فرآیندهای پیشرفته بسته‌بندی (SiP، IC سه‌بعدی، FOWLP)، فرآیندهای مونتاژ ممکن است شامل انباشت تراشه، تولید در سطح ویفر و فناوری‌های پیچیده باندینگ سیمی یا فلیپ‌چیپ باشند.

روندهای آینده در فناوری بسته‌بندی IC

نوآوری‌های بسته‌بندی در آستانه ظهور

• بسته‌بندی در سطح ویفر از نوع Fan-out (FOWLP): فرآیندهای یکپارچه‌سازی پیشرفته بسته‌بندی مدار شامل قرار دادن تراشه روی یک زیرلایه، بسته‌بندی آن و سپس بازتوزیع تراشه از طریق ریزسیم‌کشی است — که عملکرد بالای I/O و پراکندگی حرارتی را در قالبی نازک و مقیاس‌پذیر فراهم می‌کند.
• بسته‌بندی سه‌بعدی و تراشه‌های کوچک (Chiplets): چیدمان واقعی سه‌بعدی IC، ادغام سیستم مبتنی بر تراشه و انواع پیشرفته بسته‌بندی با اتصالات عمودی/افقی، عصر بعدی مقیاس‌پذیری عملکرد و کارکرد را در یک بسته واحد تعریف می‌کنند.
• مواد زیست‌تخریب‌پذیر: برای کاهش پسماندهای الکترونیکی، مواد بسته‌بندی مدارهای مجتمع، از جمله پلاستیک‌های قابل تجزیه و مواد غلاف‌بندی بدون سم، در حال تحقیق هستند و در حال حاضر در برخی محصولات مصرفی یک‌بارمصرف استفاده شده‌اند.
• بسته‌های هوشمند: ترکیب سنسورهای سلامت، خنک‌کنندگی فعال (ریزسیال‌ها/اثر پلتیه) و نظارت خودکار بر فشار و دما برای کاربردهای حیاتی مفید است.
• طراحی بسته‌بندی مبتنی بر هوش مصنوعی: هوش مصنوعی اکنون می‌تواند بهینه‌سازی خودکار نوع بسته، تخصیص پین‌ها و ساختار سابستریت را تسریع کند و بدین ترتیب عملکرد الکتریکی، حرارتی و اقتصادی را همزمان بهبود بخشد.

سوالات متداول درباره فناوری بسته‌بندی IC

سوال: رایج‌ترین انواع بسته‌بندی IC امروزه کدام‌اند؟

پاسخ: SOP، QFP، QFN، BGA، CSP و WLP به انواع رایج بسته‌بندی در محصولات الکترونیکی مدرن تبدیل شده‌اند. با این حال، بسته‌های سوراخ‌دار (DIP، TO-220) همچنان در برخی کاربردهای خاص و محصولات نمونه‌سازی استفاده می‌شوند.

سوال: تفاوت بین بسته‌های نصب سطحی و فناوری سوراخ‌دار چیست؟

پاسخ: دستگاه‌های نصب سطحی به‌طور خاص برای مونتاژ خودکار مستقیماً روی سطح برد مدار چاپی طراحی شده‌اند و دارای ابعاد بسته‌بندی کوچک‌تر، چگالی مدار بالاتر و عملکرد پرسرعت قابل اعتمادتری هستند. در مقابل، فناوری نصب سوراخ‌دار نیازمند عبور پایه‌ها از سوراخ‌های از پیش تعبیه‌شده در برد مدار چاپی است که اتصال مکانیکی محکمی ایجاد می‌کند، اما فضای بیشتری از برد را اشغال می‌کند. هرچند نصب سطحی به استاندارد صنعتی تولید انبوه مدرن تبدیل شده است، فناوری سوراخ‌دار همچنان در تأیید نمونه‌های اولیه، الکترونیک قدرت و کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالا دارند، ضروری باقی مانده است.

سوال: چه تکنیک‌های نوین بسته‌بندی در حال حاضر در مدارهای مجتمع پیشرفته استفاده می‌شوند؟

پاسخ: فناوری‌های بسته‌بندی پیشرفته مدار مجتمع شامل بسته‌بندی سه بعدی (3D IC)، بسته‌بندی سطح وافر با انبساط (Fan-out Wafer-Level Packaging)، سیستم در بسته‌بندی (System-in-Package)، بسته‌بندی در سطح تراشه، همراه با فناوری‌های مدرن باندینگ سیمی و باندینگ معکوس (Flip-chip) می‌شود. این روش‌ها به‌طور مؤثر عملکرد الکتریکی را بهبود می‌بخشند، تراکم پین بالا را فراهم می‌کنند و کارایی پراکندگی گرما را به‌طور قابل توجهی بهینه می‌سازند - که برای کاربردهای مدارهای مجتمع با توان بالا یا فرکانس بالا حیاتی است.

سوال: بسته‌بندی مدار مجتمع چگونه تحول یافته تا نیازهای مدارهای پرسرعت و هوش مصنوعی را پشتیبانی کند؟

با ظهور مراکز داده، شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی و فناوری 5G، فناوری بسته‌بندی مدارهای مجتمع باید به‌طور مداوم پیشرفت کند تا اثرات ناخواسته (پارازیتی) را به حداقل برساند و عملکرد حرارتی را بهبود بخشد. راهکارهای بسته‌بندی مانند BGA، زیرلایه‌های پیشرفته، viaهای هدایت‌کننده حرارتی، بسته‌بندی سه‌بعدی و قطعات غیرفعال تعبیه‌شده، اکنون ضروری شده‌اند. مدارهای مجتمع سه‌بعدی و معماری‌های تراشه‌ای امکان ادغام محکم چندین جزء عملکردی در یک بسته واحد را فراهم می‌کنند و بدین ترتیب چگالی پردازش و بازده انرژی را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

کدام مواد بسته‌بندی برای محیط‌های با قابلیت اطمینان بالا یا شرایط سخت مناسب‌تر هستند؟

بسته‌بندی سرامیکی و فلزی استحکام مکانیکی، هدایت حرارتی و مقاومت در برابر محیط‌های سخت قابل توجهی ارائه می‌دهند و این ویژگی‌ها آن‌ها را به گزینه‌های ایده‌آلی برای کاربردهای صنایع خودرو، نظامی و هوافضا تبدیل می‌کند. برای دستگاه‌های الکترونیکی مصرف‌کننده و محصولات الکترونیکی عمومی، بسته‌بندی پلاستیکی و کامپوزیتی با خاصیت درزگیری مناسب، معمولاً بهترین تعادل بین هزینه و عملکرد و دوام را فراهم می‌کنند.

سوال: چگونه بسته مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنم؟

پاسخ: هنگام انتخاب نوع بسته‌بندی مدار مجتمع، باید به مشخصات الکتریکی، مصرف توان، محدودیت‌های اندازه بسته، فرآیندهای تولید موجود و نیازهای قابلیت اطمینان کاربر نهایی توجه شود. عواملی نظیر پایداری زنجیره تأمین، هزینه کل مالکیت (شامل مونتاژ و بازرسی) و گواهی‌های مرتبط (هماهنگی با RoHS، JEDEC و IPC) نیز به همان اندازه مهم هستند. این راهنمای جامع انتخاب بسته‌بندی مدار مجتمع، راهنمایی گام به گام ارائه خواهد داد!

نتیجه‌گیری

به دلیل افزایش تقاضا برای کوچک‌سازی، سرعت بالا، بازدهی انرژی بالا و قابلیت اطمینان بالا در الکترونیک، فناوری بسته‌بندی مدارهای مجتمع در حال گذرون از توسعه‌ای بی‌سابقه است. فناوری نوین بسته‌بندی، به عنوان پلی حیاتی بین تراشه‌های دقیق سیلیکونی و دستگاه‌های متصل محکم، در حال پشتیبانی از کاربردهای نوآورانه در طیف وسیعی از زمینه‌ها از دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند تا خودروهای خودران است. همان‌طور که در این راهنمای جامع فناوری بسته‌بندی مدارهای مجتمع مشاهده می‌کنید، انتخاب راه‌حل مناسب بسته‌بندی تنها یک در نظر گرفتن ثانویه نیست، بلکه کلیدی اساسی است که موفقیت یا شکست هر مدار مجتمع یا قطعه الکترونیکی را تعیین می‌کند.