Тенденции и перспективы развития микрокорпусов. Прогноз развития микроэлектронных технологий. Установка кристалла ИС на печатную плату по технологии СОВ

Тенденции и перспективы развития микрокорпусов

Дальнейшее развитие микрокорпусов для технологии поверхностного монтажа и ИМС     - в направлении уменьшения шага выводов и габаритных размеров, увеличения общего количества выводов. Освоенными в настоящее время являются корпуса микросхем с шагом выводов 0,5 мм и 0,3 мм с общим количеством выводов до 300. В перспективе предполагается освоение корпусов с шагом выводов 0,25 мм при общем количестве 500-600 выводов (рисунок 2.17) [4].

Однако корпуса с шагом выводов 0,4 и менее требуют весьма бережного обращения из-за малой жесткости выводов, что предъявляет высокие требования к сборочным автоматам и резко повышает их стоимость. В состав автоматов должны входить системы технического зрения для проверки компланарности выводов и центровки корпуса перед монтажом.

Рисунок 2.17- Тенденции развития корпусов микросхем

Число выводов подчиняется общей тенденции их увеличения с увеличением интеграции микросхем:

где п — количество выводов, q — коэффициент связности микроэлементов в структуре микросхемы, N- степень интеграции микросхемы, R — показатель Рента.

Степень интеграции применяемой элементной базы будет сохранять постоянную устойчивую тенденцию к увеличению. В ближайшее время, как показывают данные таблицы 2.3, следует ожидать появления микросхем памяти с емкостью 16...256 Гбит, микропроцессоров с числом транзисторов в кристалле 0,2... 1,5 млрд.

Таблица 23 - Прогноз развития микроэлектронных технологий

Примечание: МП - микропроцессор; ДЗУПВ - динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой; СпИС - специализированная интегральная схема, М – миллион, Г – гигабайт.

Поэтому вопросы поиска новых решений для корпусирования столь сложных устройств имеют огромное значение.

В настоящее время намечены следующие направления корпусирования и коммутации ИС [7]:

1)  переход к технологии СОВ (Chip On Board) и Flip Chip (метод перевернутого кристалла), при которой кристалл разваривается непосредственно на печатную плату (рисунок 2.18);

2)  переход к технологии TAB (Tape Automate Bond) – крепление кристалла на ленточном носителе (рисунок 2.19);

3)  переход к корпусам типа  BGA (Ball  Grid Array) – матрице штырьковых выводов из припоя;

4)  переход к многокристальным модулям МСМ (Multi Chip Module), которые представляют собой объединение нескольких кристаллов на миниатюрной подложке (печатной плате) внутри одного корпуса.

5)  переход к корпусам с размером кристалла - CSP (Chip-scale Packages), в которых как и в корпусах типа BGA контактирование с печатной платой осуществляется посредством шариковых выводов, расположенных в плоскости проекции кристалла.

Первое направление, позволяющее минимизировать площадь, занимаемую кристаллом на печатной плате, требует в тоже время использования производителями РЭС нового оборудования и процессов, аналогичных тем, которые применяют в полупроводниковой промышленности. Затраты же на новое оборудование и технологии столь велики, что в ближайшее время не предвидится массового перехода на это направление.

Рисунок 2.18 - Установка кристалла ИС на печатную плату по технологии СОВ:

1 — кристалл микросхемы, 2 — микропроволока, 3 — контактная площадка монтажной подложки, 4 — печатная плата

Рисунок 2.19 - Ленточный носитель кристалла микросхемы (технология TAB)

По этим причинам в современной сверхминиатюрной аппаратуре, такой как портативные видеокамеры, аппараты сотовой связи и т.д., разработчики предпочитают использовать корпуса типа P-TSOP, P-TQFP, SOD-323 и SOT-323, имеющие существенно меньшую толщину (в обозначении корпуса буква Т - Thin, т.е. тонкий). Одним из важнейших применений, стимулирующих переход к сверхтонким корпусам, являются схемы памяти. В микросхемах памяти DRAM используются корпуса типа P-TSOP II, имеющие толщину 1 мм.

Корпуса типа P-TSOP предъявляют повышенные требования к процессам монтажа в корпус - термокомпрессии, используемым пластмассам, которые должны иметь минимальную усадку. С переходом от ультраплоского корпуса P-TSOP к «бумажно»-тонкому