La tecnología System-in-package (SIP) se ha propuesto desde principios de los años 1990 hasta la actualidad. Después de más de diez años de desarrollo, ha sido ampliamente aceptado por la academia y la industria y se ha convertido en uno de los nuevos puntos calientes en la investigación de tecnología electrónica y una de las principales direcciones de aplicaciones técnicas. También cree que representa la dirección de desarrollo futuro de la tecnología electrónica. Como parte importante de la tecnología de empaquetado SIP, la tecnología de empaquetado SIP ha logrado grandes avances en innovación continua a lo largo de los años y gradualmente ha formado su propio sistema técnico, que es digno de participar en industrias tecnológicas relacionadas. Técnicos y académicos realizan investigaciones y estudios. Desde la perspectiva de la tecnología de embalaje, el artículo presenta en detalle la fabricación de embalajes SIP y también analiza en detalle los puntos clave de su proceso.

Según la definición de la Organización Internacional de Rutas de Semiconductores (ITRS): SiP es un dispositivo único que ensambla preferentemente múltiples componentes electrónicos activos con diferentes funciones y dispositivos pasivos opcionales, así como otros dispositivos como MEMS o dispositivos ópticos, para lograr un cierto función. Paquetes estándar que forman un sistema o subsistema.

En términos de arquitectura, SiP integra una variedad de chips funcionales, incluidos procesadores, memoria y otros chips funcionales en un solo paquete, para lograr una función básicamente completa. Corresponde a SOC (sistema en chip). La diferencia es que el sistema en paquete es un método de empaquetado en el que se utilizan diferentes chips uno al lado del otro o apilados, mientras que SOC es un producto de chip altamente integrado.

1.1. Más Moore VS Más que Moore——Comparación de SoC y SiP

SiP es un camino de realización importante más allá de la Ley de Moore. La conocida Ley de Moore se ha desarrollado hasta la etapa actual, ¿hacia dónde va? Hay dos caminos en la industria: uno es continuar desarrollándose de acuerdo con la Ley de Moore. Los productos que siguen este camino incluyen CPU, memoria, dispositivos lógicos, etc. Estos productos representan el 50% de todo el mercado. La otra es la ruta Más que Moore que supera la Ley de Moore. El desarrollo de chips ha pasado de la búsqueda ciega de reducir el consumo de energía y mejorar el rendimiento a un enfoque más pragmático para satisfacer las necesidades del mercado. Los productos en esta área incluyen dispositivos analógicos/RF, dispositivos pasivos, dispositivos de administración de energía, etc., que representan aproximadamente el 50% restante del mercado.

Por estos dos caminos nacieron dos productos: SoC y SiP. SoC es el producto de la continua caída de la Ley de Moore, y SiP es un camino importante para lograr más allá de la Ley de Moore. Ambos son productos que permiten la miniaturización y miniaturización de sistemas a nivel de chip.

SoC y SIP son muy similares en el sentido de que ambos integran un sistema que incluye componentes lógicos, componentes de memoria e incluso componentes pasivos en una sola unidad. SoC es desde el punto de vista del diseño, que consiste en integrar los componentes requeridos por el sistema en un solo chip. SiP es un método de empaquetado en el que diferentes chips están uno al lado del otro o apilados desde el punto de vista del empaquetado, y múltiples componentes electrónicos activos con diferentes funciones y dispositivos pasivos opcionales, así como otros dispositivos como MEMS u dispositivos ópticos se ensamblan preferentemente entre sí. . , un único paquete estándar que implementa una determinada función.

En términos de integración, en general, SoC solo integra sistemas lógicos como AP, mientras que SiP integra AP + DDR móvil. Hasta cierto punto, SIP=SoC+DDR. A medida que la integración sea cada vez mayor en el futuro, es probable que emmc también se integre en SiP.

Desde la perspectiva del desarrollo de envases, SoC se ha establecido como la dirección clave y de desarrollo del futuro diseño de productos electrónicos debido a los requisitos de los productos electrónicos en términos de volumen, velocidad de procesamiento o características eléctricas. Sin embargo, con el creciente costo de producción de SoC en los últimos años y los frecuentes obstáculos técnicos, el desarrollo de SoC se enfrenta a un cuello de botella y la industria ha prestado cada vez más atención al desarrollo de SiP.

1.2. SiP: el camino de elección inevitable más allá de la Ley de Moore

La Ley de Moore garantiza una mejora continua en el rendimiento del chip. Como todos sabemos, la Ley de Moore es la "Biblia" para el desarrollo de la industria de los semiconductores. En los semiconductores basados ​​en silicio, el tamaño de las características de los transistores se reduce a la mitad y el rendimiento se duplica cada 18 meses. Al mismo tiempo que mejora el rendimiento, conlleva una reducción de costos, lo que hace que los fabricantes de semiconductores tengan suficiente motivación para lograr la reducción del tamaño de las funciones de los semiconductores. Entre ellos, los chips de procesador y los chips de memoria son los dos tipos de chips que más siguen la ley de Moore. Tomando a Intel como ejemplo, cada generación de productos sigue perfectamente la Ley de Moore. A nivel de chip, la Ley de Moore promueve el avance continuo del rendimiento.

La placa PCB no sigue la ley de Moore y es el cuello de botella para la mejora del rendimiento de todo el sistema. En correspondencia con la continua reducción del tamaño del chip, la placa PCB no ha cambiado mucho a lo largo de los años. Por ejemplo, el ancho de línea mínimo estándar de las placas base PCB era de 3 mil (aproximadamente 75 um) hace diez años, y sigue siendo de 3 mil hoy en día, con pocas mejoras. Después de todo, los PCB no obedecen la ley de Moore. Debido a la limitación de la PCB, la mejora del rendimiento de todo el sistema se ha topado con un cuello de botella. Por ejemplo, dado que el ancho de la traza de la PCB no ha cambiado, la densidad del cableado entre el procesador y la memoria también sigue siendo la misma. En otras palabras, la cantidad de cables entre el procesador y la memoria no cambiará significativamente sin cambiar el tamaño del procesador y el paquete de memoria. El ancho de banda de la memoria es igual al ancho de bits de la interfaz de memoria multiplicado por la frecuencia operativa de la interfaz de memoria. El ancho de bits de salida de la memoria es igual al número de conexiones entre el procesador y la memoria. En los últimos diez años, los 64 bits no han cambiado debido a las limitaciones de la tecnología de las placas PCB. Por lo tanto, si desea aumentar el ancho de banda de la memoria, solo puede aumentar la frecuencia operativa de la interfaz de la memoria. Esto limita la mejora del rendimiento de todo el sistema.

SIP es el ganador y el perdedor al resolver los grilletes del sistema. Encapsule múltiples chips semiconductores y dispositivos pasivos en el mismo chip para formar un chip a nivel de sistema, en lugar de usar la placa PCB como portador entre la conexión entre los chips portadores, lo que puede resolver el rendimiento del sistema causado por las deficiencias inherentes de la PCB. sí mismo. encontrar cuellos de botella. Tomemos como ejemplo los procesadores y los chips de memoria, porque la densidad del cableado interno en el sistema en paquete puede ser mucho mayor que la del cableado de PCB, para resolver el cuello de botella del sistema causado por la banda ancha de las líneas de PCB. Por ejemplo, debido a que el chip de memoria y el chip del procesador se pueden conectar entre sí mediante orificios pasantes, ya no están limitados por el ancho de línea de la PCB, de modo que el ancho de banda de datos se puede mejorar en el ancho de banda de la interfaz.

Creemos que SiP es más que simplemente integrar chips. SiP también tiene las ventajas de un ciclo de desarrollo corto; más funciones; menor consumo de energía, mejor rendimiento, menor precio de coste, menor tamaño y peso más ligero. El resumen es el siguiente:

Análisis de procesos SiP

El proceso de empaquetado SIP se puede dividir en empaquetado de unión de cables y unión de chip invertido según el método de conexión entre el chip y el sustrato.

2.1. Proceso de embalaje de unión de cables

El proceso principal del proceso de empaquetado de unión de cables es el siguiente:

Oblea → Adelgazamiento de oblea → Corte de oblea → Unión de matriz → Unión de alambre → Limpieza de plasma → Encapsulado de encapsulante líquido → Conjunto de bola de soldadura → Soldadura por reflujo → Marcado de superficie → Separación → Inspección final → Pruebas → Embalaje.

• adelgazamiento de oblea

El adelgazamiento de la oblea se refiere al pulido mecánico o químico-mecánico (CMP) desde la parte posterior de la oblea para adelgazarla hasta un nivel adecuado para el envasado. A medida que el tamaño de la oblea aumenta cada vez más, para aumentar la resistencia mecánica de la oblea y evitar la deformación y el agrietamiento durante el procesamiento, su espesor ha ido aumentando. Sin embargo, con el desarrollo del sistema hacia lo ligero, delgado y corto, el grosor del módulo después del empaquetado del chip se vuelve cada vez más delgado. Por lo tanto, el espesor de la oblea debe reducirse a un nivel aceptable antes del envasado para cumplir con los requisitos del ensamblaje del chip.

• Corte de obleas

Una vez diluida la oblea, se puede cortar en cubitos. Las máquinas para cortar en cubitos más antiguas se operaban manualmente y ahora las máquinas para cortar en cubitos en general están completamente automatizadas. Ya sea para marcar parcialmente o dividir completamente la oblea, actualmente se utiliza una hoja de sierra porque dibuja bordes limpios con pocas astillas y grietas.

• morir adjuntar

Las fichas cortadas en cubitos se montan en las almohadillas intermedias del marco. El tamaño de la almohadilla debe coincidir con el tamaño del chip. Si el tamaño de la almohadilla es demasiado grande, el tramo del cable será demasiado grande, el cable se doblará y el chip se desplazará debido a la tensión generada por el flujo durante el proceso de moldeo por transferencia. El método de montaje se puede soldar al sustrato con soldadura blanda (refiriéndose a la aleación Pb-Sn, especialmente aleaciones que contienen Sn), aleación eutéctica Au-Si, etc. El método más comúnmente utilizado en envases de plástico es utilizar adhesivo polimérico. El adhesivo se pega al marco de metal.

• Unión de cables

El cable utilizado en el paquete de plástico es principalmente alambre de oro y su diámetro generalmente es de 0.025 mm a 0.032 mm. La longitud del cable suele estar entre 1.5 mm y 3 mm, y la altura del arco puede ser 0.75 mm superior al plano donde se encuentra el chip.

Las técnicas de unión incluyen soldadura por termocompresión, soldadura termosónica, etc. Las ventajas de estas técnicas son la facilidad de formación esférica (es decir, tecnología de bola de soldadura) y la prevención de la oxidación del alambre de oro. Para reducir costes, también se están estudiando otros alambres metálicos, como aluminio, cobre, plata, paladio, etc., para sustituir la unión con alambre de oro. La condición de la soldadura por presión en caliente es que las dos superficies metálicas estén en estrecho contacto y el tiempo, la temperatura y la presión se controlen para conectar los dos metales. La superficie rugosa (desigual), la formación de una capa de óxido o la contaminación química, la absorción de humedad, etc. afectarán el efecto de unión y reducirán la fuerza de la unión. La temperatura de la soldadura por termocompresión es de 300 ℃ ~ 400 ℃ y el tiempo generalmente es de 40 ms (generalmente, más los procedimientos como encontrar la posición de unión, la velocidad de unión es de dos cables por segundo). La ventaja de la soldadura ultrasónica es que puede evitar altas temperaturas, ya que utiliza vibración ultrasónica de 20kHz~60kHz para proporcionar la energía necesaria para la soldadura, por lo que se puede reducir la temperatura de soldadura. El uso simultáneo de calor y energía ultrasónica para la unión se conoce como soldadura termosónica. En comparación con la soldadura por termocompresión, la mayor ventaja de la soldadura termosónica es reducir la temperatura de unión de 350°C a aproximadamente 250°C (algunas personas piensan que se pueden usar condiciones de 100°C~150°C), lo que puede reducir en gran medida la temperatura de unión en la almohadilla de aluminio. Posibilidad de formar compuestos intermetálicos Au-Al, lo que prolonga la vida útil del dispositivo y reduce la deriva de los parámetros del circuito. La mejora en la unión de cables se debe principalmente a la necesidad de paquetes cada vez más delgados; algunos paquetes ultradelgados solo tienen alrededor de 0.4 mm. Por lo tanto, el bucle del cable se reduce de los 200 μm ~ 300 μm generales a 100 μm ~ 125 μm, de modo que la tensión del cable es muy grande y muy apretada. Además, normalmente hay dos cables anulares de alimentación/tierra en la periferia de las almohadillas de alambre en el sustrato. Para evitar que el hilo de oro produzca un cortocircuito durante la unión, la distancia mínima debe ser > 625 μm y el hilo de unión debe tener una alta linealidad. grados y un buen arco.

• Limpieza de plasma

Una de las funciones importantes de la limpieza es mejorar la adhesión de la película, como depositar una película de Au sobre un sustrato de Si y tratar la superficie de hidrocarburos y otros contaminantes con plasma de Ar, lo que mejora significativamente la adhesión de Au. La superficie del sustrato después del tratamiento con plasma dejará una capa de sustancia gris que contiene fluoruro, que se puede eliminar con una solución. La limpieza simultánea también ayuda a mejorar la adherencia y humectación de la superficie.

• Encapsulado de sellador líquido

Coloque la cinta de marco montada en chip y unida con alambre en el molde, caliente el bloque preformado del compuesto de moldeo en un horno de precalentamiento (la temperatura de precalentamiento está entre 90 °C y 95 °C) y luego colóquelo en la transferencia. en el tanque de transferencia de la máquina de moldeo. Bajo la presión del pistón de moldeo por transferencia, el compuesto de moldeo se extruye en el canal y se inyecta en la cavidad del molde a través de la compuerta (la temperatura del molde se mantiene entre 170 °C y 175 °C durante todo el proceso). El compuesto de moldeo se solidifica rápidamente en el molde y, después de un período de mantenimiento de la presión, el módulo alcanza una cierta dureza, luego el módulo se expulsa con el pasador eyector y se completa el proceso de moldeo. Para la mayoría de los compuestos de moldeo, después de unos minutos de mantener la presión en el molde, el módulo es lo suficientemente rígido como para permitir la expulsión, pero el curado (polimerización) del polímero no está completamente completo. Dado que el grado de polimerización (grado de curado) del material afecta fuertemente la temperatura de transición vítrea y el estrés térmico del material, es muy importante promover que el material esté completamente curado para lograr un estado estable, lo cual es muy importante para mejorar. la confiabilidad del dispositivo y el poscurado son para mejorar el compuesto de moldeo. Los pasos del proceso necesarios para el grado de polimerización, las condiciones generales de poscurado son 170 ℃ ~ 175 ℃, 2 h ~ 4 h.

• Encapsulado de sellador líquido

En la actualidad, se utilizan dos métodos de montaje de bolas en la industria: "pasta de soldadura" + "bola de soldadura" y "pasta fundente" + "bola de soldadura". El método de montaje "pasta de soldadura" + "bola de estaño" está reconocido como el mejor método de montaje de bolas estándar en la industria. Las bolas colocadas con este método tienen buena soldabilidad y brillo, y el fenómeno de compensación de la bola de soldadura no ocurrirá durante el proceso de fusión del estaño. Es más fácil de controlar. El método específico consiste en imprimir primero la pasta de soldadura en la almohadilla BGA y luego usar una máquina de montaje de bolas o serigrafía para agregar un cierto tamaño de bolas de soldadura. En este momento, la función de la pasta de soldar es adherirse al estaño. Al calentar, la superficie de contacto de las bolas de soldadura es mayor, de modo que las bolas de soldadura se calientan más rápido y de manera más completa, de modo que las bolas de soldadura tienen una mejor soldabilidad con las almohadillas después de derretirse y reducen la posibilidad de soldadura virtual.

• marcado de superficie

El marcado son letras y logotipos claros e indelebles impresos en la superficie superior del módulo empaquetado, incluida la información del fabricante, el país, el código del dispositivo, etc., principalmente para identificación y trazabilidad. Hay muchas formas de codificar, entre las cuales la más utilizada es el método de codificación, que incluye la impresión con tinta y la impresión láser.

• separado

Para mejorar la eficiencia de la producción y ahorrar materiales, la mayor parte del trabajo de ensamblaje SIP se lleva a cabo en forma de combinación de matrices, que se dividen en dispositivos individuales después de completar el proceso de moldeo y prueba. La división se puede realizar aserrando o estampando. El proceso de aserrado es más flexible y no requiere muchas herramientas especiales. El proceso de estampado tiene mayor eficiencia de producción y menor costo, pero requiere el uso de herramientas especiales.

2.2. Proceso de soldadura con chip invertido

En comparación con el proceso de unión de cables, el proceso de chip invertido tiene las siguientes ventajas:

(1) La tecnología de soldadura Flip-Chip supera el problema del límite de distancia entre centros de las almohadillas de unión de cables;

(2) Proporciona más comodidad a los diseñadores electrónicos en el diseño de distribución de energía/tierra del chip;

(3) Al acortar la longitud de la interconexión y reducir el retardo RC, proporciona una señal más completa para dispositivos de alta frecuencia y alta potencia;

(4) Excelente rendimiento térmico, se puede instalar un radiador en la parte posterior del chip;

(5) Alta confiabilidad, debido a la acción del relleno debajo del chip, se mejora la vida útil del paquete;

(6) Fácil de reparar.

El siguiente es el flujo del proceso de unión de chip invertido (el mismo proceso que la unión de cables no se describirá por separado): oblea → redistribución de almohadilla → adelgazamiento de oblea, fabricación de protuberancias → corte de oblea → unión de chip invertido, relleno insuficiente → encapsulación → ensamblaje de bolas de soldadura → Soldadura por reflujo → Marcado de superficie → Separación → Inspección final → Pruebas → Embalaje.

• Redistribución de almohadillas

Para aumentar el paso de los conductores y cumplir con los requisitos del proceso de unión del chip invertido, es necesario redistribuir los conductores del chip.

• hacer golpes

Una vez completada la redistribución de las almohadillas, es necesario agregar protuberancias a las almohadillas del chip. Las técnicas de fabricación de protuberancias de soldadura pueden ser galvanoplastia, enchapado no electrolítico, evaporación, colocación de bolas e impresión de pasta de soldadura. En la actualidad, el método de galvanoplastia sigue siendo el más utilizado, seguido del método de impresión de soldadura en pasta.

• Unión con chip invertido, relleno insuficiente

Después de que las protuberancias de soldadura se disponen en toda la superficie de unión del chip en forma de matriz de rejilla, el chip se monta en el sustrato del paquete de manera invertida y la conexión eléctrica se logra a través de las protuberancias y las almohadillas en el sustrato, reemplazando el BM y el TAB. Método de conexión. Después de la unión del chip invertido, el relleno con resina epoxi entre el chip y el sustrato puede reducir la tensión térmica y mecánica aplicada a las protuberancias y mejorar la confiabilidad entre 1 y 2 órdenes de magnitud en comparación con la ausencia de relleno.

SiP - para aplicaciones

3.1. Principales áreas de aplicación

La aplicación de SiP es muy amplia e incluye principalmente: comunicaciones inalámbricas, electrónica automotriz, electrónica médica, computadoras, etc.

El campo de comunicación inalámbrica más utilizado. La aplicación de SiP en el campo de las comunicaciones inalámbricas es la más antigua y también el campo más utilizado. En el campo de la comunicación inalámbrica, los requisitos de eficiencia de transmisión funcional, ruido, volumen, peso y costo son cada vez mayores, lo que obliga a la comunicación inalámbrica a desarrollarse en la dirección de bajo costo, portátil, multifunción y alto rendimiento. SiP es una solución ideal que combina las ventajas de los recursos centrales existentes y los procesos de producción de semiconductores, reduce los costos y acorta el tiempo de comercialización, al tiempo que supera las dificultades en SOC, como la compatibilidad de procesos, la mezcla de señales, la interferencia de ruido y la interferencia electromagnética. El amplificador de potencia de radiofrecuencia del teléfono móvil integra las funciones del amplificador de potencia de radiofrecuencia, el control de potencia y el interruptor del transceptor, que están completamente resueltos en el SiP.

La electrónica automotriz es un escenario de aplicación importante para SiP. Las aplicaciones de SiP en la electrónica del automóvil están aumentando gradualmente. Tomando la unidad de control del motor (ECU) como ejemplo, la ECU consta de un microprocesador (CPU), memoria (ROM, RAM), interfaz de entrada/salida (I/O), convertidor analógico-digital (A/D). , así como composición de circuitos integrados a gran escala. Los diferentes tipos de chips tienen procesos diferentes. En la actualidad, SiP se utiliza a menudo para integrar los chips en un sistema de control completo. Además, el uso de SiP también está aumentando en el sistema de frenos antibloqueo (ABS) de automóviles, el sistema de control de inyección de combustible, el sistema electrónico de bolsas de aire, el sistema de control del volante, el sistema de alarma de baja presión de neumáticos y otras unidades. Además, la tecnología SIP también se ha aplicado con éxito en los sistemas de oficina y de entretenimiento para vehículos de rápido crecimiento.

La electrónica médica requiere una combinación de confiabilidad y tamaño pequeño, combinados con funcionalidad y longevidad. Las aplicaciones típicas en este campo son los dispositivos médicos electrónicos implantables, como los endoscopios de cápsula. El endoscopio se compone de una lente óptica, un chip de procesamiento de imágenes, un transmisor de señales de radiofrecuencia, una antena y una batería. El chip de procesamiento de imágenes es un chip digital, el transmisor de señales de radiofrecuencia es un chip analógico y la antena es un dispositivo pasivo. Empacar estos dispositivos juntos en un SiP aborda perfectamente los requisitos de rendimiento y miniaturización.

La aplicación de SiP en el campo de la informática proviene principalmente de la integración del procesador y la memoria. Tomando la GPU como ejemplo, generalmente incluye un chip informático de gráficos y SDRAM. Los dos métodos de envasado no son iguales. La computación gráfica está empaquetada en un paquete multichip con matriz de bolas de plástico estándar, que no es adecuado para SDRAM. Por lo tanto, es necesario empaquetar los dos tipos de chips por separado y luego empaquetarlos juntos en forma de SiP.

SiP también tiene muchas aplicaciones en otros productos electrónicos de consumo. Esto incluye ISP (chip de procesamiento de imágenes), chip Bluetooth, etc. ISP es el dispositivo central de cámaras digitales, escáneres, cámaras, juguetes y otros productos electrónicos. Convierte señales ópticas en señales digitales mediante conversión fotoeléctrica y luego realiza el procesamiento, visualización y almacenamiento de imágenes. Los sensores de imagen incluyen una serie de diferentes tipos de componentes, como CCD, sensores de imagen CMOS, sensores de imagen por contacto, dispositivos de carga de carga, matrices de diodos ópticos, sensores de silicio amorfo, etc. La tecnología SiP es sin duda una solución tecnológica de embalaje ideal.

El sistema Bluetooth generalmente se compone de una parte inalámbrica, una parte de control de enlace, una parte de soporte de gestión de enlace y una interfaz de terminal principal. La tecnología SiP puede hacer que Bluetooth sea cada vez más pequeño para satisfacer las necesidades del mercado, promoviendo así vigorosamente la aplicación de la tecnología Bluetooth. El SiP completa todos los componentes (radio, procesador de banda base, ROM, filtros y otros componentes discretos) necesarios para integrar la funcionalidad de la tecnología inalámbrica Bluetooth en un paquete ultrapequeño.

Los productos electrónicos se caracterizan por su alto rendimiento, miniaturización, múltiples variedades y producción en lotes pequeños. La tecnología SiP se ajusta a los requisitos de aplicación de la electrónica, por lo que cuenta con un amplio mercado de aplicaciones y amplias perspectivas de desarrollo en este campo técnico. 

3.2.SiP: adaptado a teléfonos inteligentes

El adelgazamiento y la ligereza de los teléfonos móviles ha provocado un aumento de la demanda de SiP. Los teléfonos móviles son el mercado más grande para el campo del embalaje SiP. A medida que los teléfonos inteligentes se vuelvan más delgados y livianos, la demanda de SiP aumentará naturalmente. De 2011 a 2015, el grosor de los teléfonos móviles de diversas marcas se ha reducido continuamente. Naturalmente, el adelgazamiento plantea requisitos cada vez mayores en cuanto al espesor de los componentes ensamblados. Tomando el iPhone 6s como ejemplo, el uso de PCB se ha reducido considerablemente y muchos componentes del chip se implementarán en módulos SiP. En lo que respecta al iPhone 8, puede que sea el primer teléfono móvil de Apple que utilice SiP. Esto significa que, por un lado, el iPhone 8 se puede hacer más delgado y liviano y, por otro lado, habrá más espacio para otros módulos funcionales, como cámaras, parlantes y baterías más potentes.

Mire las aplicaciones SiP de los productos Apple. Apple es una empresa firmemente optimista sobre las aplicaciones SiP. Apple ya ha utilizado el empaquetado SiP en el Apple Watch.

Además de los relojes, también está aumentando gradualmente el número de SiP utilizados en los teléfonos móviles de Apple. Se enumeran: chip táctil, chip de identificación de huellas dactilares, RFPA, etc.

chip táctil. En el Iphone6, hay dos chips táctiles, proporcionados por Broadcom y TI respectivamente, mientras que en el 6S, los dos están sellados en el mismo paquete para realizar el paquete SiP. En el futuro, todo el TDDI se encapsulará aún más. En el iPhone 3s se mostró una nueva generación de tecnología 6D Touch. La detección táctil puede penetrar la cubierta del material aislante y juzgar la acción táctil del dedo humano detectando el cambio de voltaje provocado por el dedo humano, para realizar diferentes funciones. El chip táctil debe recopilar el valor de voltaje del punto de contacto, convertir estas señales de voltaje del electrodo en señales de coordenadas después del procesamiento y controlar el teléfono móvil para que responda a las funciones correspondientes de acuerdo con las señales de coordenadas, a fin de realizar su función de control. La aparición del 3D Touch ha planteado mayores requisitos para la capacidad de procesamiento y el rendimiento del módulo táctil. Su compleja estructura requiere que el chip táctil se ensamble con SiP, y la función de retroalimentación táctil mejora su facilidad de uso.

El reconocimiento de huellas dactilares también utiliza un paquete SiP. El sensor y el chip de control están empaquetados juntos y se ha adoptado una tecnología similar desde el iPhone 5.

Módulo RFPA. RFPA en teléfonos móviles es la forma de SiP más utilizada. El iPhone 6S no es una excepción. En el iPhone 6S, hay varios chips RFPA, todos los cuales utilizan SiP.

Según la costumbre de Apple, todas las tecnologías maduras pasarán a la próxima generación. Consideramos que el próximo Apple iPhone 7 adoptará más la tecnología SiP, mientras que los futuros iPhone 7s y iPhone 8 serán más completos y utilizarán la tecnología SiP en mayor medida. para comprimir el espacio interno.

Formulario de paquete SIP

La tecnología de empaquetado SIP adopta una variedad de chips o módulos desnudos para organizarlos y ensamblarlos. Si se distingue la disposición, se puede dividir aproximadamente en un paquete plano 2D y una estructura de paquete 3D. En comparación con el empaquetado 2D, el uso de la tecnología de empaquetado 3D apilado puede aumentar la cantidad de obleas o módulos utilizados, aumentando así la cantidad de capas en las que se pueden colocar las obleas en dirección vertical y mejorando aún más la capacidad de integración funcional de la tecnología SIP. La tecnología de unión interna puede ser una simple unión de cables (Wire Bonding), una unión de chip invertido (Flip Chip), o una combinación de ambas.

A partir de la distinción actual de estructura y tipo de diseño SIP de la industria, SIP se puede dividir en tres categorías.

sorbo 2d

Este tipo de embalaje consiste en envasar los chips uno por uno en modo bidimensional en un cuerpo de paquete sobre el mismo sustrato de embalaje.

SIP apilados

Este tipo de embalaje es un paquete que integra físicamente dos o más pilas de chips en un solo paquete.

sorbo 3d

Este tipo de embalaje se basa en el embalaje 2D, y se apilan e interconectan múltiples chips, chips empaquetados, multichips e incluso obleas para formar un paquete tridimensional. Esta estructura también se denomina embalaje 3D apilado.

Además, además de las estructuras de embalaje 2D y 3D, también se puede adoptar el método de integrar componentes en un sustrato multifuncional: se incrustan diferentes componentes en el sustrato multifuncional para lograr el propósito de la integración funcional. Diferentes disposiciones de chips, combinadas con diferentes tecnologías de unión interna, hacen que el paquete SIP forme una variedad de combinaciones y puede personalizarse o producirse de manera flexible según las necesidades de los clientes o productos.

Dificultades técnicas de SIP

La forma de empaquetado principal de SIP es BGA, pero esto no significa que haya dominado la tecnología SIP con la tecnología de empaquetado avanzada tradicional.

Para el diseño de circuitos, el paquete de chips tridimensional tendrá múltiples pilas de troqueles, un diseño de paquete tan complejo traerá muchos problemas: como la integración de múltiples chips en un paquete, cómo apilar los chips; Sustrato de capa, es difícil enrutar rastros con herramientas tradicionales; También existen cuestiones como el espacio entre trazas, el diseño de igual longitud y el diseño de pares diferenciales.  

Además, con el aumento de la complejidad del módulo y el aumento de la frecuencia operativa (frecuencia de reloj o frecuencia portadora), la dificultad del diseño del sistema seguirá aumentando. Además de la necesaria experiencia en diseño, también es fundamental la simulación numérica del rendimiento del sistema. enlace de diseño.