Avatud õõnsusega IC-pakid on integreeritud vooluringi paketid, mis hoiavad kiibi ala avatud või kergelt suletud ligipääsu jaoks. Need toetavad testimist, häälestust, soojuskontrolli ja õhuvahe funktsioone, säilitades samal ajal standardse pinnakinnituse jalajälje. See artikkel annab teavet struktuuri, valikute, käitumise, rakenduste, paigutuse vajaduste, töökindluse ja õigete kasutusjuhtumite kohta.
Avatud õõnsusega IC pakettide ülevaade
Avatud õõnsusega IC-paketid (tuntud ka kui avatud kaanega või õhukambriga pakendid) on spetsiaalsed integreeritud vooluringi paketid, mis hoiavad kiibi kohal teadlikult avatud ruumi. Ränist kiip kinnitatakse plast- või keraamilise korpuse sisse ja ühendatud väikeste juhtmete või flip-chip-muhkudega. Selle asemel, et kõik kataks vormimaterjaliga, jäetakse ülemine kaas lahti või kinnitatakse vaid õrnalt, nii et kiir- ja õõnsusala jäävad avatuks ja kergesti ligipääsetavaks.
Levinud terminid avatud õõnsusega IC pakettide kohta
Erinevad ettevõtted võivad kasutada veidi erinevaid nimetusi avatud õõnsusega IC pakettidele, isegi kui need tähendavad peaaegu sama asja. Avatud kaanega või avatud kambriga pakendid kirjeldavad pakendi korpust, mille kiirkamber on endiselt nähtaval, kuna kaas pole suletud. Õhukamber QFN/QFP viitab QFN- või QFP-tüüpi pakenditele, mis hoiavad õhuvahe kiibi kohal, selle asemel et täita ruumi tahke vormiseguga. Avatud kambriga plastpakend (OCPP) on plastpakend, mis ehitatakse või muudetakse nii, et kiip asub avatud õõnsuses ja mida saab hiljem uuesti kapseldada.
Avatud õõnsusega IC pakendite sisemised osad
• Alusmaterjal või leadframe: vaskraam või laminaat, mis hoiab tihvte ja termopadja.
• Kiibi kinnitusala: keskpadi, kus räni kiip on epoksiidi või jootmisega fikseeritud.
• Ühendus: Traadisidemed või flip-kiib-muhud, mis ühendavad kiibi juhtmetega.
• Õõnsseinad: plastist või keraamiline rõngas, mis moodustab avatud ruumi kiibi kohal.
• Kaane valikud: Metallist või keraamiline kaas, mida saab hiljem lisada õõnsuse sulgemiseks.
Avatud õõnsusega IC pakettide konfiguratsioonivõimalused
Avatud õõnsusega IC-pakette saab ehitada mitmel erineval viisil, sõltuvalt sellest, kui palju kiibile ligipääsu ja kaitset on vaja. Kaaneta pakendil on täiesti avatud kambris, nii et kiip on täielikult nähtav. See annab maksimaalse ligipääsu testimiseks, sondimiseks ja ümbertöötamiseks. Osalise kaanega pakend kasutab madalat või aknaga kaant, mis katab õõnsust, kuid jätab siiski mõned avad, nii et ligipääs ja põhiline kaitse on segu. Täielikult kaanega pakendil on suletud metallist või keraamiline kaas, mis pakub kaitset, mis on peaaegu tavaline tootmise IC.
Paljudes projektides kasutatakse varajastes laborikatsetes esmalt kaaneta avatud õõnsusega IC-pakendeid. Järgmisena tulevad osalise kaanega versioonid, kui on vaja mingit kaitset, kuid ligipääs tuleb hoida piiratud. Täielikult kaanega versioone kasutatakse siis, kui disain on peaaegu lõplik ning käitumine peab olema täpselt lõpptootega sarnane, alustades samas samast avatud õõnsusega IC paketi platvormist.
Ühendusvalikud avatud õõnsusega IC pakettides
Avatud õõnsusega IC pakett viitab pakendistruktuurile, kus kiip asub avatud õõnsuses olevas ruumis. Mõiste kirjeldab füüsilist pakendi konstruktsiooni ega määra, kuidas kiibil on elektriliselt ühendatud pakendijuhtmetega.
Avatud kambriga pakendis kasutatakse sageli kahte ühendusmeetodit: juhtmeühendus ja flip-kiip. Juhtmeühendusega konfiguratsioonis on kiip paigaldatud näoga ülespoole ning kiibi ümber olevad liimipadjad on ühendatud plii raamiga õhukeste metalltraatide abil. Need traadisilmused jäävad nähtavaks, mis võimaldab lihtsat visuaalset kontrolli ja lihtsustab testimise ajal proovimist.
Klapikiibi konfiguratsioonis on kiip paigaldatud näoga allapoole ja ühendatud pakendiga jootekünkade või metallpostide kaudu. See struktuur lühendab elektrilist teed kiibi ja pakendi vahel, vähendades parasiitlikke mõjusid ning võimaldades suuremat tihvtide tihedust ja paremat signaali jõudlust. Kuna ühendused ei ole nähtavad, on otsene sondimine ja ümbertegemine piiratumad.
Praktikas kasutavad mõned avatud kambriga paketid varajases arenduses juhtmeühendusi ning hiljem üleminekul flip-kiibile, kui on vaja suuremat tihvtide arvu või ribalaiust.
Avatud õõnsusega IC-pakettide termiline käitumine
Avatud õõnsusega IC-pakid suudavad soojust kergemini liigutada kui täielikult vormitud plastpakendid. Kuna hallitust on vähem ja mõnikord on ka õhem või puudub kaas, on kuumuse tee kiitist õhku või radiaatorisse lühem. See võib alandada termilist takistust kiibi ja ümbritseva temperatuuri ning aidata hoida ühenduse temperatuuri turvalises vahemikus.
Kui õõnsus on avatum, on lihtsam proovida erinevaid termilise liidese materjale, kontaktrõhke ja jahutusosi. Võimsustihedate IC-de puhul kasutatakse sageli avatud õõnsusega IC-pakendeid, et reguleerida ja täiustada jahutusseadet enne lõpliku vormitud pakendi vastu, mis keskendub rohkem kuludele.
Õhukoopad avatud õõnsusega IC pakendites
Mõnes avatud õõnsusega IC-pakendis on õhuga täidetud ruum õõnsuse sees seadme funktsionaalne osa, mitte pakendi struktuuri kõrvalprodukt. Õhu olemasolu toetab otseselt seda, kuidas teatud komponendid oma keskkonnaga suhtlevad.
Optiliste seadmete puhul on vaja selget valgusteed, mida saab tagada avatud kamber või läbipaistev aknaga kaas. Samamoodi tuginevad MEMS ja keskkonnaandurid õõnsustele, mis võimaldavad rõhul, helil või gaasil jõuda sensorielementideni takistusteta.
Õhukambrid on olulised ka RF- ja mikrolainerakendustes. Kui õhk toimib dielektrikuna signaaliradade, resonantsaatorite või antennide kohal, võib elektriline jõudlus paraneda tänu madalamatele dielektrilistele kadudele. Vastupidiselt sellele võib tahke plastist ülevorm neid signaale blokeerida või muuta ning halvendada seadme käitumist.
Avatud õõnsusega IC pakettide rakendused
MEMS ja sensorseadmed
Avatud õõnsusega IC-pakke kasutatakse MEMS-andurite, nagu kiirendusmõõturite, güroskoopide ja rõhuandurite majutamiseks liikumise, asendi ja keskkonnaandurite rakendustes.
Optilised ja valguspõhised IC-d
Neid kasutatakse optilistes ja valguspõhistes ahelates, sealhulgas fotodetektorites, valgusallikates ning optilistes saatja- või vastuvõtjamoodulites andmete, pildistamise ja andurite jaoks.
RF esiosad ja võimendid
Avatud kambriga formaate kasutatakse RF-esiosades ja võimendites, mida leidub juhtmevabades ühendustes, kommunikatsioonimoodulites ja kõrgsageduslikes signaaliahelates.
Kõrge töökindlusega ja lennunduselektroonika
Need paketid toetavad kõrge töökindlusega ja lennunduselektroonikat, kus paljad vormid on kasutusel missioonikriitilistes juhtimis-, sensori- ja sidesüsteemides.
Segasignaali ja analoogprototüübid
Neid rakendatakse segasignaali- ja analoogprototüüp-IC-des, mida kasutatakse laborites ja hindamiskomisjonides signaaliteede, eelpingete ja analoog-frontendi valideerimiseks enne täielikku tootmist.
Tootmis- ja kohandatud IC programmid
Avatud õõnsusega IC-pakette kasutatakse ka tootmis- ja eritellimusel IC programmides, mis teenindavad spetsialiseeritud turge nagu tööstusjuhtimine, meditsiiniseadmed, autosüsteemid ja kommunikatsiooniinfrastruktuur.
Trükkplaadi jalajäljed avatud õõnsusega IC pakettide jaoks
Paljud avatud õõnsusega IC-paketid on ehitatud vastama tavapärastele QFN-stiilis kontuuridele, mistõttu sobituvad need hõlpsasti standardse PCB paigutusega. Tihvtide arv ja tihvtide paigutus järgivad tavaliselt tuttavaid QFN-mustreid ning avatud termopadja hoitakse samas asendis ja kujus nagu vormitud versioon.
Seetõttu on soovitatav trükkplaadi maapinna muster sageli sama nii avatud kui ka vormitud pakendite puhul. Üks PCB disain toetab varajasi ehitusi avatud õõnsusega IC pakettidega ligipääsuks ja häälestamiseks ning hilisemaid versioone täielikult vormitud või kaanega versioonidega, kus plaadil on vähe või üldse mitte muudatusi.
Millal kasutada avatud õõnsusega IC pakendeid?
Otsese kiibi ligipääsu vajadused
Vali avatud õõnsusega IC pakett siis, kui kiip peab olema kättesaadav sondimiseks, ümbertöötlemiseks või arenduse ja testimise ajal lähedaseks jälgimiseks.
Optilised, MEMS- ja RF-õhuvahe vajadused
Kasuta avatud kambriga pakendit, kui vooluringil on vaja õhuvahet optiliste teede, MEMS-liikumise või raadiosagedusstruktuuride korrektseks toimimiseks.
QFN-ühilduv jalajälg koos tulevaste võimalustega
Vali see stiil siis, kui projekt vajab praegu QFN-laadset jalajälge, kuid võid hiljem vahetada täielikult vormitud või kaanega pakendi vastu ilma trükkplaadi vahetamata.
Termilise ja kaane hindamine varajastes ehitustes
Avatud õõnsusega IC-paketid on abiks, kui varased ehitused peavad hindama erinevaid radiaatoreid, termilise liidese materjale, kaasi või aknaid enne pakendi lõplikku vormistamist.
Bare-Die rakendused
Need suudavad toetada kõrge töökindlusega keskkondi, kus paljad vormid vajavad paindlikku pakendamist, hoides samal ajal suurust ja kulusid kontrolli all.
Kokkuvõte
Avatud õõnsusega IC-paketid pakuvad kontrollitud kiibi ligipääsu, säilitades samal ajal ühilduvuse levinud QFN-tüüpi paigutustega. Need toetavad testimist, õhuvahe kasutamist ja termilist hindamist enne lõplikku tihendamist. Õige käsitsemise, disaini ja tihendamise meetoditega suudavad need paketid täita töökindluse vajadusi ning toetada sensorite, RF-, prototüüpide ja spetsiaalsete IC-programmide rakendamist ilma suuremate PCB-muudatusteta.
Korduma kippuvad küsimused [KKK]
Kuidas võrreldavad avatud õõnsusega IC-paketid vormitud QFN-idega?
Avatud õõnsusega IC-pakid maksavad ühiku kohta rohkem kui vormitud QFN-id, kuna neil on lisaprotsessi ja väiksemad tootmismahud.
Millised piirangud kehtivad kiibi suurusele ja tihvtide arvule avatud õõnsusega IC pakendites?
Need toetavad väikeseid kuni keskmise suurusega kiipe ja tihvtide arvu; Suured vormid või kõrge tihvtide arv nõuavad eritellimusel või keraamilisi õhukambri kujundusi.
Millist erilist käsitsemist vajavad avatud õõnsusega IC-paketid tootmispõrandal?
Need nõuavad ranget ESD kontrolli ja hoolikat käsitsemist ainult pakendi kere poolt, ilma kontaktita või õhuvooluta paljaste kiir- ja ühendusjuhtmete kohal.
Kas avatud kambriga IC paketti saab pärast PCB kokkupanekut ümber teha?
Jah, aga ümbertegemine peab piirduma mõne kontrollitud kuumutustsükliga ning kasutama õrna puhastust, et vältida kambri ja ühendusjuhtmete kahjustamist.
Kuidas kasutatakse avatud õõnsusega IC-pakke ATE-s ja laboritestides?
Need paigutatakse pistikupesadesse või QFN-tüüpi testplaatidesse, mis hoiavad õõnsuse ligipääsetavana, olles samal ajal ühilduvad standardse testiseadmega.
Millised on peamised puudused võrreldes täielikult vormitud pakenditega?
Need on tundlikumad saastumise ja mehaaniliste kahjustuste suhtes, vajavad rangemat käsitsemist ning ei sobi karmidesse keskkondadesse, kui neid hiljem ei tihendata.
