आईसी पैकेज तकनीक: प्रकार और पैकेजिंग तकनीकों का मार्गदर्शक

आईसी पैकेज तकनीक का परिचय

सभी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों का आधार अभिन्वेशी परिपथ (ICs) होते हैं। इनकी पैकेजिंग तकनीक सिलिकॉन चिप्स और बाहरी वातावरण के बीच एक महत्वपूर्ण इंटरफ़ेस प्रदान करती है, और बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों, लघुकरण और उच्च-विश्वसनीयता संचालन को सक्षम करती है। यह मार्गदर्शिका अभिन्वेशी परिपथ पैकेजिंग तकनीक के विकास के इतिहास का अनुसरण करती है, प्रारंभिक प्रमुख उपलब्धियों से लेकर वर्तमान समय के अत्याधुनिक समाधानों तक।

एक अच्छे चिप पैकेज का केवल चिप की सुरक्षा ही नहीं करना चाहिए बल्कि स्थिर विद्युत प्रदर्शन, दक्ष ऊष्मा अपव्यय, सरल निर्माण प्रक्रियाओं और उच्च टिकाऊपन जैसी आवश्यकताओं को भी पूरा करना चाहिए। पारंपरिक DIP पैकेजिंग से लेकर 3D पैकेजिंग और FOWLP जैसी नवाचारी तकनीकों तक, पैकेजिंग तकनीक लगातार विकसित हो रही है।

आईसी पैकेज के मूल सिद्धांत

आईसी पैकेज क्या है? यह महत्वपूर्ण क्यों है?

एक इंटीग्रेटेड सर्किट (IC) पैकेज एक सुरक्षात्मक आवरण है जिसका उपयोग चिप्स को इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली में सुरक्षित रूप से माउंट और जोड़ने के लिए किया जाता है (या, मल्टी-चिप मॉड्यूल और उन्नत पैकेजिंग के मामले में)। इसके मुख्य कार्य इस प्रकार हैं:

• सुरक्षा: आईसी चिप्स को नमी, झटके, दूषण और स्थैतिक विद्युत निर्वहन से सुरक्षा प्रदान करना।
• विद्युत कनेक्शन: धातु के तारों, सोल्डर बॉल्स या पैड के माध्यम से चिप्स को बड़ी प्रणालियों से जोड़ा जाता है, जिससे शक्तिशाली सिग्नल संचरण संभव होता है।
• ऊष्मा प्रबंधन: यह इंटीग्रेटेड सर्किट द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को प्रिंटेड सर्किट बोर्ड या वातावरण में फैलाने में सहायता करता है, जिससे विश्वसनीय और निरंतर संचालन सुनिश्चित होता है। उच्च शक्ति और उच्च आवृत्ति वाले सर्किट्स के लिए ऊष्मा अपव्यय में सुधार करना महत्वपूर्ण है।
• पहचान: इस दस्तावेज़ में असेंबली, संचालन और रखरखाव के लिए आवश्यक सभी जानकारी शामिल है, साथ ही कानूनी और विनियामक आवश्यकताओं के अनुपालन की जानकारी भी है।

इस व्यापक मार्गदर्शिका का क्षेत्र

IC पैकेज चयन और डिज़ाइन के इस मार्गदर्शिका में निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दिए गए हैं:

• सामान्य IC पैकेज प्रकार कौन से हैं?
• इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊष्मागतिकी, यांत्रिकी और निर्माण के संदर्भ में—विभिन्न प्रकार के आईसी पैकेज के बीच क्या समानता है और क्या अंतर है?
• जैसे-जैसे अर्धचालक प्रौद्योगिकी का विकास होता रहता है, आईसी पैकेजिंग प्रौद्योगिकी में कैसे बदलाव आया है?
• एआई, 5जी और इंटरनेट ऑफ थिंग्स के लिए नई नवाचारी पैकेजिंग प्रौद्योगिकी कितनी महत्वपूर्ण है?
• कौन सा पैकेजिंग समाधान आपकी अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त है?

शब्दों में, यह एक व्यापक और महत्वपूर्ण मार्गदर्शिका है। इसका उद्देश्य पाठकों को एकीकृत परिपथ प्रकारों को समझने, उपयुक्त पैकेज चुनने और पैकेजिंग प्रौद्योगिकी में वैश्विक रुझानों को समझने में सहायता करना है।

आईसी पैकेज के निर्माण खंड

मूल पैकेज घटक

पैकेज प्रकार की परवाह किए बिना, सभी एकीकृत परिपथ पैकेज में कुछ मूल घटक समान रूप से होते हैं, जिन्हें उच्च-प्रदर्शन, विश्वसनीय इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के उत्पादन के लिए संयोजित किया जाता है:

• आईसी डाई (चिप): हृदय आमतौर पर उन्नत अर्धचालक निर्माण प्रौद्योगिकी का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जिसमें प्राथमिक सामग्री के रूप में सिलिकॉन का उपयोग होता है।
• पैकेज सब्सट्रेट: यह चिप्स को सुरक्षित रूप से जोड़ सकता है (वायर बॉन्डिंग या फ्लिप-चिप प्रौद्योगिकी का उपयोग करके) और चिप तथा बाह्य पिन या सोल्डर बॉल के बीच संकेत स्थानांतरित करने के लिए एक मंच प्रदान करता है।
• लीड्स, बॉल्स या पैड्स: ये पिन पैकेज के किनारे, नीचे या चारों ओर स्थित होते हैं और पीसीबी से जुड़ने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• एनकैप्सूलेशन या सीलिंग सामग्री: मशीनरी और पर्यावरण संरक्षण के लिए प्लास्टिक या सिरेमिक सामग्री का उपयोग किया जाता है।
• मार्किंग्स: पहचान चिह्न, बैच संख्या, दिशा चिह्न और संभावित जालसाजी रोकथाम विशेषताएं।
• थर्मल एन्हांसमेंट विशेषताएं: अनावृत थर्मल पैड, हीट सिंक और हीट प्लेट्स थर्मल प्रबंधन में सुधार कर सकते हैं।

आईसी पैकेज सामग्री और यांत्रिक गुण

आईसी पैकेजिंग के लिए सामग्री

जैसे-जैसे पैकेजिंग प्रौद्योगिकी अधिक जटिल होती जा रही है, पैकेजिंग सामग्री के चयन की भूमिका बढ़ती जा रही है।

• प्लास्टिक/एपॉक्सी: यह किफायती है और अधिकांश वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, लेकिन उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में इसका प्रदर्शन सीमित होता है।
• सिरेमिक: इनकी विश्वसनीयता उत्कृष्ट होती है और यह उच्च शक्ति, सैन्य और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, विशेष रूप से उच्च तापीय और यांत्रिक तनाव को सहन करने के लिए।
• धातु/कंपोजिट: ऊष्मा अपव्यय और लीड फ्रेम्स का उपयोग बढ़ते क्रम में शक्ति अर्धचालकों और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में किया जा रहा है।

पैकेजिंग सामग्री तालिका:

यांत्रिक गुण और पैकेज विशेषताएं

• कंपन/आघात प्रतिरोध: यह ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों के लिए महत्वपूर्ण है।
• नमी संवेदनशीलता: एमएसएल (नमी संवेदनशीलता स्तर) के आधार पर, प्लास्टिक पैकेजिंग के भंडारण/संभाल में सावधानी बरतने की आवश्यकता होती है।
• पैकेज आयाम: इसका पीसीबी लेआउट, 3डी आईसी अनुप्रयोगों में स्टैकिंग ऊंचाई और मोबाइल उपकरणों में डिवाइस की मोटाई पर प्रभाव पड़ेगा।
• सतह संयंत्र क्षमता: पीसीबी पर घटकों को सीधे जोड़कर, इस पैकेजिंग विधि से स्वचालित असेंबली अधिक कुशल बन जाती है।

आईसी पैकेज प्रकार, आकार और वर्गीकरण

इंटरनेट ऑफ थिंग्स, उच्च प्रदर्शन युक्त कंप्यूटिंग, ऑटोमोबाइल और वियरेबल उपकरणों जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की तीव्र वृद्धि का समर्थन करने के लिए विभिन्न प्रकार के पैकेज सामने आए हैं।

थ्रू-होल टेक्नोलॉजी

• ड्यूल इन-लाइन पैकेज (DIP): सबसे पुराना एकीकृत सर्किट पैकेज। ये भाग छोटे, विश्वसनीय और जुड़ने या बदलने में आसान होते हैं। आप अभी भी इन्हें प्रोटोटाइप, पावर सिस्टम और पुराने उत्पादों में पा सकते हैं।
• TO-92, TO-220: इस प्रकार के पैकेज का उपयोग आमतौर पर छोटे सिग्नल ट्रांजिस्टर (TO-92) और पावर उपकरणों (TO-220) के लिए किया जाता है, जिससे दृढ़ता से माउंट करने और हीट सिंक से आसानी से कनेक्ट करने की सुविधा मिलती है।

सतह-माउंट तकनीक ( एसएमटी ) और सतह पर माउंट किए गए पैकेज

• स्मॉल-आउटलाइन पैकेज (SOP), SOIC: सतह माउंट खुले (SOP) पैकेज का उपयोग उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से किया जाता है। SOP पैकेज SOIC पैकेज की तुलना में पतले होते हैं, जिससे PCB वायरिंग घनत्व अधिक होता है।
• क्वाड फ्लैट पैकेज (QFP): इस पैकेज में चारों ओर पिन होते हैं, जिससे यह उन माइक्रोकंट्रोलर्स और फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एर्रे (FPGAs) के लिए उपयुक्त बनता है जिनमें पिनों की संख्या अधिक होती है।
• क्वाड फ्लैट नो-लीड (QFN): पिन पैकेज के शरीर से आगे तक नहीं बढ़ते हैं; पैड पैकेज के नीचे स्थित होते हैं। इस डिज़ाइन के बारे में मुख्य लाभ यह है कि यह ऊष्मा अपव्यय के लिए बहुत अच्छा काम करता है और स्थान का दक्षता से उपयोग करता है।
• स्मॉल-आउटलाइन ट्रांजिस्टर (SOT): सतह माउंट प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले छोटे ट्रांजिस्टर/डायोड उच्च घनत्व वाले होते हैं।

एर्रे और उन्नत आईसी पैकेजिंग प्रौद्योगिकियाँ

• बॉल ग्रिड एर्रे (BGA): चिप के नीचे सोल्डर बॉल एक ग्रिड पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं। इस डिज़ाइन में सैकड़ों से लेकर हजारों तक की इंटरकनेक्ट घनत्व होती है, इसलिए यह सीपीयू, एफपीजीए और उच्च गति वाली मेमोरी के लिए आदर्श है।
• लैंड ग्रिड एर्रे (LGA): बीजीए के समान, लेकिन सोने की प्लेट किए गए पैड के साथ—सर्वर सीपीयू के लिए आदर्श, उच्च विश्वसनीयता और उच्च घनत्व प्रदान करता है।
• चिप स्केल पैकेजिंग (CSP): लगभग चिप के आकार के बराबर—स्मार्टफोन, चिकित्सा उपकरणों और इंटरनेट ऑफ थिंग्स के लिए आदर्श।
• वेफर-स्तरीय पैकेजिंग (WLP): इन पैकेजों का निर्माण सीधे वेफर स्तर पर किया जाता है, जो अत्यंत छोटे, उच्च प्रदर्शन वाले, कम प्रोफ़ाइल वाले समाधानों को सक्षम बनाता है।

विशेष उन्नत पैकेज (जारी)

• पैकेज में सिस्टम (SiP): एकल पैकेज में कई चिप्स और निष्क्रिय/सक्रिय घटकों को एकीकृत किया जाता है। ये चिप्स वियरेबल डिवाइस, माइक्रो-रेडियो, उन्नत आईसी और आईओटी नोड्स के लिए उपयुक्त होती हैं। ये स्थान के उपयोग को अधिकतम करती हैं और एक ही पैकेज में कई कार्यों को शामिल करती हैं।
• 3D IC / 3D IC पैकेजिंग / 3D पैकेजिंग: चिप की संरचना को ऊपर-नीचे ढेर करना (थ्रू-सिलिकॉन वाया और वेफर बॉन्डिंग तकनीक का उपयोग करके) चिप-टू-चिप संचार की उच्च बैंडविड्थ और अतुल्य एकीकरण को सक्षम बनाता है। 3D IC अग्रणी AI प्रोसेसर और उच्च-स्तरीय मोबाइल SoCs की पहचान हैं।

आईसी पैकेजों के प्रकार और अनुप्रयोग

आईसी पैकेज में निहित जानकारी

प्रत्येक एकीकृत परिपथ पैकेज पर लेजर द्वारा चिह्नित या उत्कीर्ण जानकारी बहुत महत्वपूर्ण होती है, क्योंकि यह केवल असेंबली को ही प्रभावित नहीं करती बल्कि प्रणाली प्रदर्शन को भी प्रभावित करती है।

• भाग संख्या और पैकेज प्रकार: पहचान, खरीद और गुणवत्ता नियंत्रण के लिए।
• पैकेज आयाम/आउटलाइन: डिज़ाइन और पैड लेआउट के लिए आकार, लीड पिच और स्थान निर्दिष्ट करता है।
• पिन कॉन्फ़िगरेशन: पिन, पैड या बॉल की व्यवस्था और संकेत या बल जो वे दर्शाते हैं।
• सामग्री/पर्यावरणीय विवरण: यह रोएस (RoHS) के अनुरूप और सीसा-मुक्त है, जिसमें नमी और रसायनों से सुरक्षा की सुविधा है।
• लॉट कोड और दिनांक कोड: गुणवत्ता और वारंटी ट्रैकिंग के लिए पारदर्शिता।
• अभिविन्यास और असेंबली मार्क: नोच, बिंदु, चैम्फर या लेजर निशान पिन 1 और सही अभिविन्यास को इंगित करते हैं।
• थर्मल रेटिंग्स: अधिकतम जंक्शन तापमान, शक्ति अपव्यय, और थर्मल प्रदर्शन में सुधार के लिए दिशानिर्देश।

आईसी पैकेज डिज़ाइन मानक

पैकेजिंग डिज़ाइन कठोर मानकों द्वारा नियंत्रित होता है, जो विश्वसनीयता, अंतर्संचालनीयता और उत्पादन की सुनिश्चिति करता है।

• IPC-7351: पीसीबी डिज़ाइन और स्वचालित असेंबली में पैकेज सुसंगति सुनिश्चित करने के लिए सतह माउंट डिवाइस पैकेजों के लिए मानक पैड पैटर्न परिभाषित करें।
• ANSI Y32.2-1975: सभी प्रकार के आईसी पैकेजों के लिए अवधारणात्मक प्रतीकों को परिभाषित करता है।
• ISO 10303-21: डिज़ाइन टूल्स के बीच पैकेजिंग आउटलाइन और आयामों के 3D मॉडल के आदान-प्रदान के लिए स्टेप प्रारूप आवश्यक है।
• JEDEC और SEMI मानकीकरण: विशेष रूप से बहु-स्रोत अर्धचालक पैकेजों के लिए, तापमान रेटिंग, आर्द्रता संवेदनशीलता, परीक्षण योग्यता और पैकेज संगतता बहुत महत्वपूर्ण हैं।
• RoHS/REACH अनुपालन: सुनिश्चित करें कि एकीकृत सर्किट पैकेजिंग सामग्री वैश्विक पर्यावरण मानकों को पूरा करती है।

आईसी पैकेज डिज़ाइन के लिए नियम और सर्वोत्तम प्रथाएँ

एक एकीकृत परिपथ के पैकेजिंग में विद्युत, तापीय और यांत्रिक आवश्यकताओं की एक श्रृंखला को ध्यान में रखना चाहिए, जिसमें शामिल हैं:

• IPC और JEDEC फुटप्रिंट दिशानिर्देशों का पालन करें: सतह-माउंट पैकेजिंग के लिए अनुकूलित पैड पैटर्न।
• तापीय पथों का अनुकूलन करें: तापीय पैकेज के नीचे उजागर पैड, थर्मल वाया और पर्याप्त तांबे की परत का उपयोग करें।
• पैड और पिन पिच की जाँच करें: उस असेंबली प्रक्रिया की सटीकता के अनुरूप पैकेज पिच का चयन करें। फाइन-पिच BGA या QFN के लिए एक्स-रे निरीक्षण की आवश्यकता हो सकती है और असेंबली लागत बढ़ सकती है।
• स्पष्ट अभिविन्यास चिह्नों का उपयोग करें: पिन 1 को पैकेज पर स्पष्ट रूप से चिह्नित किया गया है और असेंबली त्रुटियों को रोकने के लिए PCB सिल्कस्क्रीन के साथ संरेखित किया गया है।
• निर्माण के लिए डिज़ाइन: एक ही PCB पर बहुत अधिक पैकेज प्रकारों के उपयोग से बचें, और संभवतः हमेशा मानक, बड़े पैमाने पर उत्पादित पैकेज का चयन करें ताकि पैकेजिंग लागत और आपूर्ति श्रृंखला स्थिरता को सुनिश्चित किया जा सके।
• सिमुलेशन टूल्स का उपयोग करें: नवीनतम इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन स्वचालन (EDA) किट सिग्नल इंटीग्रिटी, यांत्रिक तनाव और थर्मल प्रदर्शन का अनुकरण कर सकते हैं, जिससे उन्नत पैकेज चयन और एकीकरण अधिक विश्वसनीय हो जाता है।

सही आईसी पैकेज कैसे चुनें

पैकेज या पैकेज प्रकार चुनते समय निम्नलिखित कारकों पर विचार करें:

1. प्रदर्शन की आवश्यकताएँ: उच्च-गति, कम शोर या उच्च-शक्ति-घनत्व वाले अनुप्रयोगों के लिए BGA या 3D आईसी पैकेज अधिक उपयुक्त होते हैं। मध्यम-शक्ति के अनेक अनुप्रयोगों के लिए SOIC या QFN पैकेज लागत प्रभावी समाधान प्रदान करते हैं।
2. ऊष्मीय विचार: सीपीयू और पावर आईसी को बेहतर ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता होती है—ऊष्मा निकासी, थर्मल पैड या उन्नत सब्सट्रेट प्रौद्योगिकी वाले पैकेज की तलाश करें।
3. यांत्रिक और पर्यावरणीय आवश्यकताएं: जब कंपन, झटके या नमी जैसे कारकों पर विचार करने की आवश्यकता हो (जैसे, ऑटोमोटिव या औद्योगिक नियंत्रण अनुप्रयोगों में), तो उन्नत सिरेमिक या धातु पैकेज अधिकतम सुरक्षा प्रदान कर सकते हैं।
4. निर्माणीयता और असेंबली: SMT पैकेजिंग स्वचालित असेंबली के लिए सर्वोच्च थ्रूपुट प्रदान करती है; प्रोटोटाइपिंग और उच्च विश्वसनीयता आवश्यकताओं वाले कुछ अनुप्रयोगों के लिए थ्रू-होल पैकेजिंग उपयुक्त हो सकती है।
5. पैकेज का आकार और PCB प्रतिबंध: अत्यंत संक्षिप्त फॉर्म फैक्टर (पोर्टेबल डिवाइस, हियरिंग एड्स) के लिए CSP, QFN या WLP का उपयोग करें; ब्रेडबोर्ड संगत या पारंपरिक उत्पादों के लिए DIP या SOIC का उपयोग करें।
6. लागत और आपूर्ति श्रृंखला: मानक पैकेजिंग समाधान आमतौर पर पैकेजिंग लागत कम कर सकते हैं और डिलीवरी समय को कम कर सकते हैं। बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए डिज़ाइन करते समय, हम पहले से बने हुए सामान्य पैकेज प्रकारों के चयन पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इससे पुर्जे प्राप्त करना आसान हो जाता है और लागत पर नियंत्रण रखा जा सकता है।

आईसी पैकेजिंग में चुनौतियाँ और सीमाएँ

हालांकि अर्धचालक पैकेजिंग तकनीक में बहुत सुधार हुआ है, फिर भी कुछ चल रही चुनौतियों पर ध्यान देने की आवश्यकता है:

• थर्मल अपव्यय: जैसे-जैसे चिप की बिजली खपत बढ़ रही है, पारंपरिक पैकेज की विश्वसनीय ऊष्मा अपव्यय क्षमता अपनी सीमाओं के करीब पहुंच रही है। FOWLP और अंतर्निहित तापीय मार्ग जैसे नए विकास के साथ, पैकेज का चयन अभी भी बहुत महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से उष्मा-भारी SoC के लिए।
• लघुकरण की सीमाएं: जैसे-जैसे पैकेज का आकार कम होता जाता है, सूक्ष्म संरचनाओं को असेंबल करने, विरूपित करने और निरीक्षण करने की कठिनाई बढ़ जाती है (विशेष रूप से BGA और WLP के लिए), जिससे क्षेत्र में महंगी विफलताओं का जोखिम बढ़ जाता है।
• उच्च आवृत्तियों पर सिग्नल अखंडता: उच्च डेटा संचरण दर का अर्थ है कि पैकेज के अंदर सिग्नल नुकसान, क्रॉसटॉक और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को नियंत्रित करना अधिक कठिन हो जाता है। उन्नत सब्सट्रेट और शील्डिंग डिज़ाइन प्रदर्शन में सुधार करते हैं, लेकिन इससे पैकेजिंग लागत भी बढ़ जाती है।
• यांत्रिक विश्वसनीयता: पैकेजिंग को झटकों, कंपन और तापमान में बार-बार बदलाव का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, विशेष रूप से ऑटोमोबाइल और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा अनुभव की जाने वाली कठोर परिस्थितियों में।
• पर्यावरणीय एवं नियामक अनुपालन: बढ़ते सख्त नियमों के सामने, निर्माताओं को यह सुनिश्चित करना होगा कि पैकेजिंग सामग्री गैर-विषैली, रीसाइकिल योग्य हो और वैश्विक RoHS/REACH/पर्यावरण मानकों के अनुरूप हो।
• जटिल असेंबली प्रक्रिया: उन्नत पैकेजिंग प्रक्रियाओं (SiP, 3D IC, FOWLP) में, असेंबली प्रक्रियाओं में चिप स्टैकिंग, वेफर-स्तर निर्माण, और जटिल वायर बॉन्डिंग या फ्लिप-चिप प्रौद्योगिकियों का समावेश हो सकता है।

आईसी पैकेज प्रौद्योगिकी में भावी प्रवृत्तियाँ

आगामी पैकेजिंग नवाचार

• फैन-आउट वेफर-स्तर पैकेजिंग (FOWLP): उन्नत सर्किट पैकेजिंग एकीकरण प्रक्रियाओं में चिप को एक सब्सट्रेट पर रखना, उसकी पैकेजिंग करना, और फिर बारीक वायरिंग का उपयोग करके चिप का पुनर्वितरण शामिल है—पतले और मापदंडीय रूप में उच्च I/O प्रदर्शन और ऊष्मा अपव्यय प्राप्त करना।
• 3D पैकेजिंग और चिपलेट्स: सच्ची 3D आईसी स्टैकिंग, चिप-आधारित सिस्टम एकीकरण और ऊर्ध्वाधर/क्षैतिज इंटरकनेक्ट के साथ उन्नत पैकेजिंग प्रकार एकल पैकेज में प्रदर्शन स्केलेबिलिटी और कार्यक्षमता के अगले युग को परिभाषित करते हैं।
• बायोडिग्रेडेबल सामग्री: इलेक्ट्रॉनिक कचरे को कम करने के लिए, आईसी के लिए पैकेजिंग सामग्री, जैसे कि कम्पोस्टेबल प्लास्टिक और गैर-विषैले संवरण सामग्री, के अनुसंधान किया जा रहा है और कुछ फेंकने योग्य उपभोक्ता उत्पादों में पहले से ही उपयोग किया जा चुका है।
• स्मार्ट पैकेज: स्वास्थ्य सेंसर, सक्रिय शीतलन (माइक्रोफ्लूइडिक्स/पेल्टियर प्रभाव), और दबाव व तापमान की स्व-निगरानी का संयोजन महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए लाभदायक है।
• एआई-संचालित पैकेज डिज़ाइन: एआई अब पैकेज प्रकार, पिन असाइनमेंट और सब्सट्रेट संरचना के स्वचालित अनुकूलन को तेज कर सकता है, जिससे विद्युत, तापीय और लागत प्रदर्शन में एक साथ सुधार होता है।

आईसी पैकेज तकनीक के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

प्रश्न: आजकल सबसे आम आईसी पैकेज प्रकार कौन से हैं?

उत्तर: आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में SOP, QFP, QFN, BGA, CSP और WLP सामान्य पैकेजिंग प्रकार बन गए हैं। हालाँकि, कुछ विशेष अनुप्रयोगों और प्रोटोटाइप उत्पादों में अभी भी थ्रू-होल पैकेज (DIP, TO-220) का उपयोग किया जाता है।

प्रश्न: सरफेस-माउंट पैकेज और थ्रू-होल तकनीक में क्या अंतर है?

उत्तर: सतह-माउंट उपकरणों को मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह पर सीधे स्वचालित असेंबली के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है, जिसमें छोटे पैकेज आकार, उच्च सर्किट घनत्व और अधिक विश्वसनीय उच्च-गति संचालन की विशेषता होती है। इसके विपरीत, थ्रू-होल माउंटिंग तकनीक में पिनों को पीसीबी पर पूर्व-ड्रिल किए गए छेदों में डालने की आवश्यकता होती है, जो एक मजबूत यांत्रिक कनेक्शन बना सकता है लेकिन अधिक बोर्ड स्थान की आवश्यकता होती है। जब सतह-माउंटिंग आधुनिक बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उद्योग मानक बन गई है, तब भी प्रोटोटाइप सत्यापन, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और उच्च यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में थ्रू-होल तकनीक अपरिहार्य बनी हुई है।

प्रश्न: उन्नत आईसी में अब कौन सी नवीन पैकेजिंग तकनीकों का उपयोग किया जा रहा है?

उत्तर: उन्नत एकीकृत परिपथ पैकेजिंग तकनीकों में 3D आईसी पैकेजिंग, फैन-आउट वेफर-स्तर पैकेजिंग, सिस्टम-इन-पैकेजिंग, चिप-स्तर पैकेजिंग, तथा आधुनिक वायर बॉन्डिंग और फ्लिप-चिप बॉन्डिंग तकनीकें शामिल हैं। ये विधियाँ प्रभावी ढंग से विद्युत प्रदर्शन में सुधार कर सकती हैं, उच्च पिन घनत्व प्राप्त कर सकती हैं, और ऊष्मा अपव्यय दक्षता में महत्वपूर्ण सुधार कर सकती हैं - जो उच्च-शक्ति या उच्च-आवृत्ति एकीकृत परिपथ अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

प्रश्न: उच्च-गति परिपथों और एआई की आवश्यकताओं का समर्थन करने के लिए आईसी पैकेजिंग का विकास कैसे हुआ है?

उत्तर: डेटा केंद्रों, एआई त्वरक और 5जी के आगमन के साथ, परजीवी प्रभावों को कम करने और थर्मल प्रदर्शन में सुधार के लिए एकीकृत सर्किट पैकेजिंग तकनीक को लगातार विकसित करना चाहिए। BGA, उन्नत सब्सट्रेट, थर्मल कंडक्टिव वायस, 3D पैकेजिंग और एम्बेडेड पैसिव घटकों जैसे पैकेजिंग समाधान अपरिहार्य हो गए हैं। थ्रीडी एकीकृत सर्किट और चिप आर्किटेक्चर कई कार्यात्मक घटकों को एक ही पैकेज में तंग एकीकृत करने की अनुमति देते हैं, जिससे कंप्यूटिंग घनत्व और ऊर्जा दक्षता में काफी सुधार होता है।

प्रश्न: उच्च विश्वसनीयता या कठोर वातावरण के लिए कौन सी पैकेजिंग सामग्री सबसे अच्छी है?

कैरेमिक और धातु पैकेजिंग में उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति, तापीय चालकता और पर्यावरण प्रतिरोधकता होती है, जिससे वे ऑटोमोटिव, सैन्य और एयरोस्पेस उद्योगों के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श विकल्प बन जाते हैं। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और सामान्य उद्देश्य वाले इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के लिए, अच्छी सीलिंग विशेषताओं वाले प्लास्टिक और कंपोजिट पैकेजिंग आमतौर पर लागत प्रभावशीलता और टिकाऊपन के बीच सर्वोत्तम संतुलन प्रदान करते हैं।

प्र: मेरे अनुप्रयोग के लिए सही पैकेज कैसे चुनें?

उत्तर: एकीकृत सर्किट पैकेज प्रकार का चयन करते समय विद्युत विशेषताओं, शक्ति खपत, पैकेज आकार की सीमाओं, उपलब्ध निर्माण प्रक्रियाओं और अंतिम उपयोगकर्ता की विश्वसनीयता आवश्यकताओं पर विचार किया जाना चाहिए। आपूर्ति श्रृंखला की स्थिरता, स्वामित्व की कुल लागत (असेंबली और निरीक्षण सहित), और प्रासंगिक प्रमाणन (RoHS, JEDEC, और IPC अनुपालन) भी उतने ही महत्वपूर्ण हैं। एकीकृत सर्किट पैकेज चयन के इस व्यापक मार्गदर्शिका में चरण-दर-चरण मार्गदर्शन शामिल होगा!

निष्कर्ष

इलेक्ट्रॉनिक्स में लघुकरण, उच्च गति, उच्च ऊर्जा दक्षता और उच्च विश्वसनीयता की बढ़ती मांग के कारण, एकीकृत परिपथ (इंटीग्रेटेड सर्किट) पैकेजिंग तकनीक बेमिसाल विकास के दौर से गुजर रही है। आधुनिक पैकेजिंग तकनीक, सटीक सिलिकॉन चिप्स और मजबूत अंतर्संबद्ध उपकरणों के बीच एक महत्वपूर्ण सेतु के रूप में, स्मार्ट वियरेबल उपकरणों से लेकर स्वायत्त वाहनों तक के विभिन्न क्षेत्रों में नवाचार अनुप्रयोगों का समर्थन कर रही है। जैसा कि आप इंटीग्रेटेड सर्किट पैकेजिंग तकनीक के इस व्यापक मार्गदर्शिका में देख सकते हैं, सही पैकेजिंग समाधान चुनना कोई माध्यमिक विचार नहीं है, बल्कि किसी भी इंटीग्रेटेड सर्किट या इलेक्ट्रॉनिक घटक की सफलता या विफलता तय करने वाली एक मुख्य कुंजी है।