सिस्टम-इन-पैकेज (एसआईपी) तकनीक 1990 के दशक से लेकर वर्तमान तक प्रस्तावित की गई है। दस वर्षों से अधिक के विकास के बाद, इसे शिक्षा जगत और उद्योग द्वारा व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है, और यह इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी अनुसंधान में नए हॉट स्पॉट और तकनीकी अनुप्रयोगों की मुख्य दिशाओं में से एक बन गया है। उनका यह भी मानना ​​है कि वह इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी के भविष्य के विकास की दिशा का प्रतिनिधित्व करते हैं। एसआईपी पैकेजिंग तकनीक के एक महत्वपूर्ण हिस्से के रूप में, एसआईपी पैकेजिंग तकनीक ने पिछले कुछ वर्षों में निरंतर नवाचार में काफी प्रगति की है, और धीरे-धीरे अपनी खुद की तकनीकी प्रणाली बनाई है, जो संबंधित प्रौद्योगिकी उद्योगों में शामिल होने के योग्य है। तकनीशियन और विद्वान अनुसंधान और अध्ययन करते हैं। पैकेजिंग तकनीक के नजरिए से, लेख एसआईपी पैकेजिंग निर्माण का विस्तार से परिचय देता है, और इसकी प्रक्रिया के प्रमुख बिंदुओं पर भी विस्तार से चर्चा करता है।

अंतर्राष्ट्रीय सेमीकंडक्टर रूट संगठन (आईटीआरएस) की परिभाषा के अनुसार: एसआईपी एक एकल उपकरण है जो एक निश्चित लक्ष्य प्राप्त करने के लिए विभिन्न कार्यों और वैकल्पिक निष्क्रिय उपकरणों के साथ-साथ एमईएमएस या ऑप्टिकल उपकरणों जैसे कई सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक घटकों को प्राथमिकता से जोड़ता है। समारोह। मानक पैकेज जो एक सिस्टम या सबसिस्टम बनाते हैं।

आर्किटेक्चर के संदर्भ में, SiP एक पैकेज में प्रोसेसर, मेमोरी और अन्य कार्यात्मक चिप्स सहित विभिन्न प्रकार के कार्यात्मक चिप्स को एकीकृत करता है, ताकि मूल रूप से पूर्ण फ़ंक्शन प्राप्त किया जा सके। एसओसी (चिप पर सिस्टम) के अनुरूप है। अंतर यह है कि सिस्टम-इन-पैकेज एक पैकेजिंग विधि है जिसमें विभिन्न चिप्स को एक साथ या स्टैक्ड करके उपयोग किया जाता है, जबकि एसओसी एक अत्यधिक एकीकृत चिप उत्पाद है।

1.1. अधिक मूर बनाम मूर से अधिक——एसओसी और एसआईपी की तुलना

मूर के नियम से परे SiP एक महत्वपूर्ण प्राप्ति पथ है। सुप्रसिद्ध मूर का नियम आज तक विकसित हो चुका है, वह कहां जाता है? उद्योग में दो रास्ते हैं: एक है मूर के नियम के अनुसार विकास जारी रखना। इस पथ का अनुसरण करने वाले उत्पादों में सीपीयू, मेमोरी, लॉजिक डिवाइस आदि शामिल हैं। ये उत्पाद पूरे बाजार का 50% हिस्सा हैं। दूसरा मोर दैन मूर मार्ग है जो मूर के नियम से आगे है। चिप्स का विकास बिजली की खपत में कमी और प्रदर्शन में सुधार की अंधी खोज से बाजार की जरूरतों को पूरा करने के लिए अधिक व्यावहारिक दृष्टिकोण की ओर स्थानांतरित हो गया है। इस क्षेत्र के उत्पादों में एनालॉग/आरएफ डिवाइस, निष्क्रिय डिवाइस, पावर प्रबंधन डिवाइस इत्यादि शामिल हैं, जो बाजार के शेष 50% के लिए जिम्मेदार हैं।

इन दो पथों के लिए, दो उत्पादों का जन्म हुआ: SoC और SiP। SoC मूर के नियम का उत्पाद है जो निरंतर नीचे जा रहा है, और SiP मूर के नियम से आगे बढ़ने का एक महत्वपूर्ण मार्ग है। दोनों ऐसे उत्पाद हैं जो चिप स्तर पर सिस्टम के लघुकरण और लघुकरण को सक्षम बनाते हैं।

SoC और SIP इस मायने में बहुत समान हैं कि दोनों एक ऐसी प्रणाली को एकीकृत करते हैं जिसमें तर्क घटक, मेमोरी घटक और यहां तक ​​कि निष्क्रिय घटक भी एक इकाई में शामिल होते हैं। SoC डिज़ाइन के दृष्टिकोण से है, जो सिस्टम के लिए आवश्यक घटकों को एक चिप में एकीकृत करना है। SiP एक पैकेजिंग विधि है जिसमें अलग-अलग चिप्स को पैकेजिंग के दृष्टिकोण से अगल-बगल या स्टैक्ड किया जाता है, और विभिन्न कार्यों और वैकल्पिक निष्क्रिय उपकरणों के साथ कई सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ-साथ एमईएमएस या ऑप्टिकल डिवाइस जैसे अन्य उपकरणों को अधिमानतः एक साथ इकट्ठा किया जाता है। . , एक एकल मानक पैकेज जो एक निश्चित फ़ंक्शन को कार्यान्वित करता है।

एकीकरण के संदर्भ में, सामान्य तौर पर, SoC केवल AP जैसे लॉजिक सिस्टम को एकीकृत करता है, जबकि SiP AP+मोबाइल DDR को एकीकृत करता है। कुछ हद तक, SIP=SoC+DDR। जैसे-जैसे भविष्य में एकीकरण उच्चतर होता जाएगा, ईएमएमसी को भी SiP में एकीकृत किए जाने की संभावना है।

पैकेजिंग विकास के दृष्टिकोण से, मात्रा, प्रसंस्करण गति या विद्युत विशेषताओं के संदर्भ में इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की आवश्यकताओं के कारण एसओसी को भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद डिजाइन की कुंजी और विकास दिशा के रूप में स्थापित किया गया है। हालाँकि, हाल के वर्षों में SoC उत्पादन की बढ़ती लागत और लगातार तकनीकी बाधाओं के साथ, SoC के विकास में बाधा आ रही है, और SiP के विकास पर उद्योग द्वारा अधिक से अधिक ध्यान दिया गया है।

1.2. SiP - मूर के नियम से परे अपरिहार्य विकल्प पथ

मूर का नियम चिप प्रदर्शन में निरंतर सुधार सुनिश्चित करता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, मूर का नियम सेमीकंडक्टर उद्योग के विकास के लिए "बाइबिल" है। सिलिकॉन-आधारित अर्धचालकों पर, ट्रांजिस्टर का फीचर आकार आधा हो जाता है और प्रदर्शन हर 18 महीने में दोगुना हो जाता है। प्रदर्शन में सुधार के साथ-साथ, यह लागत में कमी लाता है, जिससे सेमीकंडक्टर निर्माताओं को सेमीकंडक्टर फीचर आकार में कमी का एहसास करने के लिए पर्याप्त प्रेरणा मिलती है। उनमें से, प्रोसेसर चिप्स और मेमोरी चिप्स दो प्रकार के चिप्स हैं जो मूर के नियम का सबसे अधिक पालन करते हैं। उदाहरण के तौर पर इंटेल को लेते हुए, उत्पादों की प्रत्येक पीढ़ी मूर के नियम का पूरी तरह से पालन करती है। चिप स्तर पर, मूर का नियम प्रदर्शन की निरंतर उन्नति को बढ़ावा देता है।

पीसीबी बोर्ड मूर के नियम का पालन नहीं करता है और पूरे सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार के लिए बाधा है। चिप आकार के लगातार सिकुड़ने के अनुरूप, पीसीबी बोर्ड में पिछले कुछ वर्षों में ज्यादा बदलाव नहीं हुआ है। उदाहरण के लिए, पीसीबी मदरबोर्ड की मानक न्यूनतम लाइन चौड़ाई दस साल पहले 3 मिलियन (लगभग 75 um) थी, और थोड़े सुधार के साथ आज भी यह 3 मिलियन है। आख़िरकार, पीसीबी मूर के नियम का पालन नहीं करते हैं। पीसीबी की सीमा के कारण, पूरे सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार में बाधा उत्पन्न हुई है। उदाहरण के लिए, चूंकि पीसीबी ट्रेस चौड़ाई नहीं बदली है, प्रोसेसर और मेमोरी के बीच वायरिंग घनत्व भी वही रहता है। दूसरे शब्दों में, प्रोसेसर और मेमोरी पैकेज के आकार को बदले बिना प्रोसेसर और मेमोरी के बीच तारों की संख्या में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं होगा। मेमोरी बैंडविड्थ मेमोरी इंटरफ़ेस बिट चौड़ाई को मेमोरी इंटरफ़ेस ऑपरेटिंग आवृत्ति से गुणा करने के बराबर है। मेमोरी आउटपुट बिट चौड़ाई प्रोसेसर और मेमोरी के बीच कनेक्शन की संख्या के बराबर है। पिछले दस वर्षों में, पीसीबी बोर्ड प्रौद्योगिकी की सीमा के कारण 64 बिट नहीं बदला है। इसलिए, यदि आप मेमोरी बैंडविड्थ बढ़ाना चाहते हैं, तो आप केवल मेमोरी इंटरफ़ेस की ऑपरेटिंग आवृत्ति बढ़ा सकते हैं। यह पूरे सिस्टम के प्रदर्शन सुधार को सीमित करता है।

सिस्टम की उलझनों को सुलझाने में एसआईपी विजेता और पराजित दोनों है। वाहक चिप्स के बीच कनेक्शन के बीच वाहक के रूप में पीसीबी बोर्ड का उपयोग करने के बजाय सिस्टम-स्तरीय चिप बनाने के लिए एक ही चिप में कई अर्धचालक चिप्स और निष्क्रिय उपकरणों को समाहित करें, जो पीसीबी की अंतर्निहित कमियों के कारण होने वाले सिस्टम प्रदर्शन को हल कर सकता है। अपने आप। बाधाओं का सामना करना. एक उदाहरण के रूप में प्रोसेसर और मेमोरी चिप्स को लें, क्योंकि सिस्टम-इन-पैकेज में आंतरिक वायरिंग का घनत्व पीसीबी वायरिंग की तुलना में बहुत अधिक हो सकता है, ताकि पीसीबी लाइनों के ब्रॉडबैंड के कारण होने वाली सिस्टम बाधा को हल किया जा सके। उदाहरण के लिए, क्योंकि मेमोरी चिप और प्रोसेसर चिप को छेद के माध्यम से एक साथ जोड़ा जा सकता है, वे अब पीसीबी लाइन की चौड़ाई तक सीमित नहीं हैं, ताकि इंटरफ़ेस बैंडविड्थ में डेटा बैंडविड्थ में सुधार किया जा सके।

हमारा मानना ​​है कि SiP केवल चिप्स को एक साथ एकीकृत करने से कहीं अधिक है। SiP में लघु विकास चक्र के लाभ भी हैं; अधिक कार्य; कम बिजली की खपत, बेहतर प्रदर्शन, कम लागत मूल्य, छोटा आकार और हल्का वजन। सारांश इस प्रकार है:

एसआईपी प्रक्रिया विश्लेषण

एसआईपी पैकेजिंग प्रक्रिया को चिप और सब्सट्रेट के बीच कनेक्शन विधि के अनुसार वायर बॉन्डिंग पैकेजिंग और फ्लिप-चिप बॉन्डिंग में विभाजित किया जा सकता है।

2.1. वायर बॉन्डिंग पैकेजिंग प्रक्रिया

वायर बॉन्डिंग पैकेजिंग प्रक्रिया की मुख्य प्रक्रिया इस प्रकार है:

वेफर → वेफर थिनिंग → वेफर कटिंग → डाई बॉन्डिंग → वायर बॉन्डिंग → प्लाज्मा क्लीनिंग → लिक्विड इनकैप्सुलेंट पोटिंग → सोल्डर बॉल असेंबली → रीफ्लो सोल्डरिंग → सरफेस मार्किंग → सेपरेशन → फाइनल इंस्पेक्शन → टेस्टिंग → पैकेजिंग।

• वेफर का पतला होना

वेफर थिनिंग से तात्पर्य मैकेनिकल या केमिकल मैकेनिकल (सीएमपी) से है, जिसे वेफर के पीछे से पीसकर वेफर को पैकेजिंग के लिए उपयुक्त स्तर तक पतला किया जाता है। जैसे-जैसे वेफर का आकार बड़ा होता जा रहा है, वेफर की यांत्रिक शक्ति बढ़ाने और प्रसंस्करण के दौरान विरूपण और दरार को रोकने के लिए, इसकी मोटाई बढ़ रही है। हालाँकि, हल्के, पतले और छोटे की दिशा में सिस्टम के विकास के साथ, चिप पैकेजिंग के बाद मॉड्यूल की मोटाई पतली और पतली हो जाती है। इसलिए, चिप असेंबली की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पैकेजिंग से पहले वेफर की मोटाई को स्वीकार्य स्तर तक कम किया जाना चाहिए।

• वेफर काटना

वेफर के पतला होने के बाद, इसे टुकड़ों में काटा जा सकता है। पुरानी डाइसिंग मशीनें मैन्युअल रूप से संचालित होती थीं, और अब सामान्य डाइसिंग मशीनें पूरी तरह से स्वचालित हैं। चाहे वह आंशिक रूप से लिखना हो या वेफर को पूरी तरह से विभाजित करना हो, वर्तमान में एक आरा ब्लेड का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह कुछ चिप्स और दरारों के साथ साफ किनारों को खींचता है।

• मरो संलग्न

कटे हुए चिप्स फ्रेम के मध्य पैड पर लगे होते हैं। पैड का आकार चिप के आकार से मेल खाना चाहिए। यदि पैड का आकार बहुत बड़ा है, तो लीड स्पैन बहुत बड़ा होगा, और ट्रांसफर मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान प्रवाह द्वारा उत्पन्न तनाव के कारण लीड मुड़ जाएगी और चिप विस्थापित हो जाएगी। माउंटिंग विधि को नरम सोल्डर (पीबी-एसएन मिश्र धातु, विशेष रूप से एसएन युक्त मिश्र धातु का संदर्भ देते हुए), एयू-सी यूटेक्टिक मिश्र धातु आदि के साथ सब्सट्रेट में मिलाया जा सकता है। प्लास्टिक पैकेजिंग में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधि पॉलिमर चिपकने वाला उपयोग है। चिपकने वाला धातु के फ्रेम से चिपका हुआ है।

• तार का जोड़

प्लास्टिक पैकेज में उपयोग किया जाने वाला सीसा मुख्य रूप से सोने का तार होता है, और इसका व्यास आम तौर पर 0.025 मिमी ~ 0.032 मिमी होता है। लीड की लंबाई आमतौर पर 1.5 मिमी और 3 मिमी के बीच होती है, और चाप की ऊंचाई उस तल से 0.75 मिमी अधिक हो सकती है जहां चिप स्थित है।

बॉन्डिंग तकनीकों में थर्मोकम्प्रेशन वेल्डिंग, थर्मोसोनिक वेल्डिंग आदि शामिल हैं। इन तकनीकों के फायदे गोलाकार गठन में आसानी (यानी सोल्डर बॉल तकनीक) और सोने के तार ऑक्सीकरण की रोकथाम हैं। लागत कम करने के लिए, सोने के तार की बॉन्डिंग को बदलने के लिए अन्य धातु के तारों, जैसे एल्यूमीनियम, तांबा, चांदी, पैलेडियम, आदि का भी अध्ययन किया जा रहा है। गर्म दबाव वेल्डिंग की स्थिति यह है कि दो धातु की सतह निकट संपर्क में हैं, और दो धातुओं को जोड़ने के लिए समय, तापमान और दबाव को नियंत्रित किया जाता है। खुरदरी सतह (असमान), ऑक्साइड परत का निर्माण या रासायनिक संदूषण, नमी अवशोषण, आदि बंधन प्रभाव को प्रभावित करेंगे और बंधन शक्ति को कम करेंगे। थर्मोकम्प्रेशन वेल्डिंग का तापमान 300 ℃ ~ 400 ℃ है, और समय आम तौर पर 40 एमएस है (आमतौर पर, बॉन्डिंग स्थिति खोजने जैसी प्रक्रियाओं के अलावा, बॉन्डिंग की गति दो तार प्रति सेकंड है)। अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग का लाभ यह है कि यह उच्च तापमान से बच सकता है, क्योंकि यह वेल्डिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करने के लिए 20kHz ~ 60kHz अल्ट्रासोनिक कंपन का उपयोग करता है, इसलिए वेल्डिंग तापमान को कम किया जा सकता है। बॉन्डिंग के लिए ऊष्मा और अल्ट्रासोनिक ऊर्जा का एक साथ उपयोग थर्मोसोनिक वेल्डिंग के रूप में जाना जाता है। थर्मोकम्प्रेशन वेल्डिंग की तुलना में, थर्मोसोनिक वेल्डिंग का सबसे बड़ा फायदा बॉन्डिंग तापमान को 350°C से घटाकर लगभग 250°C करना है (कुछ लोग सोचते हैं कि 100°C~150°C की स्थितियों का उपयोग किया जा सकता है), जो बहुत कम कर सकता है एल्यूमीनियम पैड पर बॉन्डिंग तापमान। सर्किट पैरामीटर बहाव को कम करते हुए डिवाइस के जीवनकाल को बढ़ाते हुए, एयू-अल इंटरमेटेलिक यौगिक बनाने की संभावना। वायर बॉन्डिंग में सुधार मुख्य रूप से पतले और पतले पैकेजों की आवश्यकता के कारण होता है, कुछ अति पतले पैकेज केवल 0.4 मिमी के होते हैं। इसलिए, लीड लूप (लूप) को सामान्य 200 μm ~ 300 μm से घटाकर 100 μm ~ 125 μm कर दिया जाता है, ताकि लीड तनाव बहुत बड़ा और बहुत कड़ा हो। इसके अलावा, सब्सट्रेट पर वायर पैड की परिधि पर आमतौर पर दो कुंडलाकार पावर/ग्राउंड तार होते हैं। बॉन्डिंग के दौरान सोने के तार को शॉर्ट-सर्किट होने से रोकने के लिए, न्यूनतम अंतर > 625 μm होना चाहिए, और बॉन्डिंग तार में उच्च रैखिकता होनी चाहिए। डिग्री और एक अच्छा आर्क.

• प्लाज्मा सफाई

सफाई के महत्वपूर्ण कार्यों में से एक फिल्म के आसंजन में सुधार करना है, जैसे कि एयू फिल्म को सी सब्सट्रेट पर जमा करना, और अर प्लाज्मा द्वारा हाइड्रोकार्बन और अन्य दूषित पदार्थों की सतह का उपचार करना, जो एयू के आसंजन में काफी सुधार करता है। प्लाज्मा उपचार के बाद सब्सट्रेट की सतह पर फ्लोराइड युक्त भूरे पदार्थ की एक परत छोड़ दी जाएगी, जिसे समाधान द्वारा हटाया जा सकता है। एक साथ सफाई करने से सतह के आसंजन और गीलेपन में सुधार करने में भी मदद मिलती है।

• तरल सीलेंट पॉटिंग

चिप माउंटेड और वायर-बॉन्ड फ्रेम टेप को मोल्ड में रखें, मोल्डिंग कंपाउंड के पहले से बने ब्लॉक को प्रीहीटिंग भट्टी में गर्म करें (प्रीहीटिंग तापमान 90°C और 95°C के बीच है), और फिर इसे ट्रांसफर में डाल दें मोल्डिंग मशीन के ट्रांसफर टैंक में। ट्रांसफर मोल्डिंग पिस्टन के दबाव में, मोल्डिंग कंपाउंड को रनर में बाहर निकाला जाता है और गेट के माध्यम से मोल्ड गुहा में इंजेक्ट किया जाता है (पूरी प्रक्रिया के दौरान मोल्ड तापमान लगभग 170 डिग्री सेल्सियस से 175 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा जाता है)। मोल्डिंग कंपाउंड तेजी से मोल्ड में जम जाता है, और दबाव बनाए रखने की अवधि के बाद, मॉड्यूल एक निश्चित कठोरता तक पहुंच जाता है, और फिर मॉड्यूल को इजेक्टर पिन के साथ बाहर निकाल दिया जाता है, और मोल्डिंग प्रक्रिया पूरी हो जाती है। अधिकांश मोल्डिंग यौगिकों के लिए, मोल्ड में दबाव बनाए रखने के कुछ मिनटों के बाद, मॉड्यूल इजेक्शन की अनुमति देने के लिए पर्याप्त कठोर होता है, लेकिन पॉलिमर का इलाज (पोलीमराइजेशन) पूरी तरह से पूरा नहीं होता है। चूंकि सामग्री के पोलीमराइजेशन (इलाज की डिग्री) की डिग्री कांच के संक्रमण तापमान और सामग्री के थर्मल तनाव को दृढ़ता से प्रभावित करती है, इसलिए स्थिर स्थिति प्राप्त करने के लिए सामग्री को पूरी तरह से ठीक करने को बढ़ावा देना बहुत महत्वपूर्ण है, जिसमें सुधार करना बहुत महत्वपूर्ण है डिवाइस की विश्वसनीयता, और इलाज के बाद मोल्डिंग कंपाउंड में सुधार करना है। पोलीमराइजेशन की डिग्री के लिए आवश्यक प्रक्रिया चरण, सामान्य इलाज के बाद की स्थिति 170 ℃ ~ 175 ℃, 2h ~ 4h हैं।

• तरल सीलेंट पॉटिंग

वर्तमान में, उद्योग में दो बॉल माउंटिंग विधियाँ उपयोग की जाती हैं: "सोल्डर पेस्ट" + "सोल्डर बॉल" और "फ्लक्स पेस्ट" + "सोल्डर बॉल"। "सोल्डर पेस्ट" + "टिन बॉल" माउंटिंग विधि को उद्योग में सर्वोत्तम मानक बॉल माउंटिंग विधि के रूप में मान्यता प्राप्त है। इस विधि द्वारा लगाई गई गेंदों में अच्छी वेल्डेबिलिटी और चमक होती है, और टिन पिघलने की प्रक्रिया के दौरान सोल्डर बॉल ऑफसेट घटना नहीं होगी। इसे नियंत्रित करना आसान है. विशिष्ट विधि पहले बीजीए पैड पर सोल्डर पेस्ट को प्रिंट करना है, और फिर एक निश्चित आकार के सोल्डर गेंदों को जोड़ने के लिए बॉल-माउंटिंग मशीन या स्क्रीन प्रिंटिंग का उपयोग करना है। इस समय, सोल्डर पेस्ट की भूमिका टिन से चिपकना है। गर्म करते समय, सोल्डर गेंदों की संपर्क सतह बड़ी होती है, जिससे सोल्डर गेंदों को तेजी से और अधिक व्यापक रूप से गर्म किया जाता है, ताकि सोल्डर गेंदों में पिघलने के बाद पैड के साथ बेहतर सोल्डरबिलिटी हो और वर्चुअल सोल्डरिंग की संभावना कम हो।

• सतह अंकन

मार्किंग पैकेज्ड मॉड्यूल की ऊपरी सतह पर मुद्रित अमिट और स्पष्ट अक्षर और लोगो है, जिसमें निर्माता की जानकारी, देश, डिवाइस कोड इत्यादि शामिल हैं, मुख्य रूप से पहचान और पता लगाने की क्षमता के लिए। कोडिंग के कई तरीके हैं, जिनमें से सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला कोडिंग तरीका है, जिसमें स्याही मुद्रण और लेजर प्रिंटिंग शामिल हैं।

• अलग

उत्पादन दक्षता में सुधार और सामग्रियों को बचाने के लिए, अधिकांश एसआईपी असेंबली कार्य सरणी संयोजन के रूप में किया जाता है, जिसे मोल्डिंग और परीक्षण प्रक्रिया को पूरा करने के बाद अलग-अलग उपकरणों में विभाजित किया जाता है। विभाजन आरी से या मोहर लगाकर किया जा सकता है। काटने की प्रक्रिया अधिक लचीली होती है और इसके लिए कई विशेष उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है। मुद्रांकन प्रक्रिया में उच्च उत्पादन क्षमता और कम लागत होती है, लेकिन इसके लिए विशेष उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

2.2. फ्लिप-चिप वेल्डिंग प्रक्रिया

वायर बॉन्डिंग प्रक्रिया की तुलना में, फ्लिप चिप प्रक्रिया के निम्नलिखित फायदे हैं:

(1) फ्लिप-चिप वेल्डिंग तकनीक वायर बॉन्डिंग पैड की केंद्र दूरी सीमा की समस्या को दूर करती है;

(2) यह चिप के पावर/ग्राउंड वितरण डिजाइन में इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनरों के लिए अधिक सुविधा प्रदान करता है;

(3) इंटरकनेक्शन लंबाई को छोटा करके और आरसी विलंब को कम करके, यह उच्च-आवृत्ति और उच्च-शक्ति उपकरणों के लिए अधिक संपूर्ण सिग्नल प्रदान करता है;

(4) उत्कृष्ट थर्मल प्रदर्शन, चिप के पीछे एक रेडिएटर स्थापित किया जा सकता है;

(5) उच्च विश्वसनीयता, चिप के नीचे भराव की कार्रवाई के कारण, पैकेज की थकान जीवन बढ़ जाती है;

(6) मरम्मत में आसान।

फ्लिप चिप बॉन्डिंग की प्रक्रिया प्रवाह निम्नलिखित है (वायर बॉन्डिंग जैसी ही प्रक्रिया को अलग से वर्णित नहीं किया जाएगा): वेफर → पैड पुनर्वितरण → वेफर थिनिंग, बम्प मेकिंग → वेफर कटिंग → फ्लिप चिप बॉन्डिंग, अंडरफिल → एनकैप्सुलेशन → असेंबली सोल्डर बॉल्स → रीफ़्लो सोल्डरिंग→सतह अंकन→पृथक्करण→अंतिम निरीक्षण→परीक्षण→पैकेजिंग।

• पैड पुनर्वितरण

लीड पिच को बढ़ाने और फ्लिप-चिप बॉन्डिंग प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, चिप के लीड को फिर से वितरित करना आवश्यक है।

• उभार बनाओ

पैड पुनर्वितरण पूरा होने के बाद, चिप पर पैड में धक्कों को जोड़ने की आवश्यकता होती है। सोल्डर बम्प फैब्रिकेशन तकनीक इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रोलेस प्लेटिंग, वाष्पीकरण, बॉल प्लेसमेंट और सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग हो सकती है। वर्तमान में, इलेक्ट्रोप्लेटिंग विधि अभी भी सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, इसके बाद सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग विधि आती है।

• फ्लिप-चिप बॉन्डिंग, अंडरफिल

सोल्डर बम्प्स को ग्रिड ऐरे के आकार में संपूर्ण चिप बॉन्डिंग सतह पर व्यवस्थित करने के बाद, चिप को पैकेज सब्सट्रेट पर उल्टे तरीके से लगाया जाता है, और सब्सट्रेट पर बम्प्स और पैड के माध्यम से विद्युत कनेक्शन प्राप्त किया जाता है, प्रतिस्थापित किया जाता है डब्ल्यूबी और टैब। कनेक्शन विधि. फ्लिप-चिप बॉन्डिंग के बाद, चिप और सब्सट्रेट के बीच एपॉक्सी राल भरने से धक्कों पर लागू थर्मल तनाव और यांत्रिक तनाव को कम किया जा सकता है, और बिना फिलिंग की तुलना में परिमाण के 1 से 2 ऑर्डर तक विश्वसनीयता में सुधार हो सकता है।

एसआईपी - अनुप्रयोगों के लिए

3.1. मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र

SiP का अनुप्रयोग बहुत व्यापक है, जिसमें मुख्य रूप से शामिल हैं: वायरलेस संचार, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक्स, कंप्यूटर, आदि।

सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला वायरलेस संचार क्षेत्र। वायरलेस संचार के क्षेत्र में SiP का अनुप्रयोग सबसे पुराना है, और यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला क्षेत्र भी है। वायरलेस संचार के क्षेत्र में, कार्यात्मक ट्रांसमिशन दक्षता, शोर, मात्रा, वजन और लागत की आवश्यकताएं बढ़ती जा रही हैं, जिससे वायरलेस संचार को कम लागत, पोर्टेबल, बहु-कार्य और उच्च प्रदर्शन की दिशा में विकसित होने के लिए मजबूर होना पड़ रहा है। SiP एक आदर्श समाधान है जो मौजूदा मुख्य संसाधनों और सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियाओं के फायदों को जोड़ता है, लागत कम करता है और बाजार में आने का समय कम करता है, जबकि SOC में प्रक्रिया अनुकूलता, सिग्नल मिश्रण, शोर हस्तक्षेप और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप जैसी कठिनाइयों पर काबू पाता है। मोबाइल फोन में रेडियो फ्रीक्वेंसी पावर एम्पलीफायर रेडियो फ्रीक्वेंसी पावर एम्पलीफायर, पावर कंट्रोल और ट्रांसीवर स्विच के कार्यों को एकीकृत करता है, जो SiP में पूरी तरह से हल होते हैं।

ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स SiP के लिए एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग परिदृश्य है। ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स में SiP अनुप्रयोग धीरे-धीरे बढ़ रहे हैं। उदाहरण के तौर पर इंजन कंट्रोल यूनिट (ECU) को लेते हुए, ECU में एक माइक्रोप्रोसेसर (CPU), मेमोरी (ROM, RAM), इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस (I/O), एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (A/D) होता है। , साथ ही बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट संरचना। विभिन्न प्रकार के चिप्स की अलग-अलग प्रक्रियाएँ होती हैं। वर्तमान में, चिप्स को पूर्ण नियंत्रण प्रणाली में एकीकृत करने के लिए अक्सर SiP का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, ऑटोमोबाइल एंटी-लॉक ब्रेकिंग सिस्टम (ABS), फ्यूल इंजेक्शन कंट्रोल सिस्टम, एयरबैग इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम, स्टीयरिंग व्हील कंट्रोल सिस्टम, टायर लो प्रेशर अलार्म सिस्टम और अन्य इकाइयों में भी SiP का उपयोग बढ़ रहा है। इसके अलावा, एसआईपी तकनीक को तेजी से बढ़ते इन-व्हीकल ऑफिस सिस्टम और मनोरंजन सिस्टम में भी सफलतापूर्वक लागू किया गया है।

मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक्स को कार्यक्षमता और दीर्घायु के साथ विश्वसनीयता और छोटे आकार के संयोजन की आवश्यकता होती है। इस क्षेत्र में विशिष्ट अनुप्रयोग प्रत्यारोपण योग्य इलेक्ट्रॉनिक चिकित्सा उपकरण हैं, जैसे कैप्सूल एंडोस्कोप। एंडोस्कोप एक ऑप्टिकल लेंस, एक इमेज प्रोसेसिंग चिप, एक रेडियो फ्रीक्वेंसी सिग्नल ट्रांसमीटर, एक एंटीना और एक बैटरी से बना होता है। इमेज प्रोसेसिंग चिप एक डिजिटल चिप है, रेडियो फ़्रीक्वेंसी सिग्नल ट्रांसमीटर एक एनालॉग चिप है, और एंटीना एक निष्क्रिय डिवाइस है। इन उपकरणों को एक SiP में एक साथ पैक करना प्रदर्शन और लघुकरण आवश्यकताओं को पूरी तरह से संबोधित करता है।

कंप्यूटर क्षेत्र में SiP का अनुप्रयोग मुख्य रूप से प्रोसेसर और मेमोरी को एक साथ एकीकृत करने से आता है। उदाहरण के तौर पर GPU लेते हुए, इसमें आमतौर पर ग्राफिक्स कंप्यूटिंग चिप और SDRAM शामिल होते हैं। दोनों पैकेजिंग विधियां समान नहीं हैं। ग्राफ़िक्स कंप्यूटिंग को एक मानक प्लास्टिक बॉल ऐरे मल्टी-चिप पैकेज में पैक किया गया है, जो एसडीआरएएम के लिए उपयुक्त नहीं है। इसलिए, दोनों प्रकार के चिप्स को अलग-अलग पैकेज करना और फिर उन्हें SiP के रूप में एक साथ पैकेज करना आवश्यक है।

SiP के अन्य उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में भी कई अनुप्रयोग हैं। इनमें ISP (इमेज प्रोसेसिंग चिप), ब्लूटूथ चिप आदि शामिल हैं। ISP डिजिटल कैमरा, स्कैनर, कैमरा, खिलौने और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों का मुख्य उपकरण है। यह प्रकाशीय संकेतों को फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण के माध्यम से डिजिटल संकेतों में परिवर्तित करता है, और फिर इमेज प्रोसेसिंग, डिस्प्ले और स्टोरेज को साकार करता है। इमेज सेंसर में विभिन्न प्रकार के घटक शामिल होते हैं, जैसे CCD, CMOS इमेज सेंसर, कॉन्टैक्ट इमेज सेंसर, चार्ज लोडिंग डिवाइस, ऑप्टिकल डायोड एरे, अमोर्फस सिलिकॉन सेंसर, आदि। SiP तकनीक निस्संदेह एक आदर्श पैकेजिंग तकनीकी समाधान है।

ब्लूटूथ सिस्टम आम तौर पर एक वायरलेस भाग, एक लिंक नियंत्रण भाग, एक लिंक प्रबंधन समर्थन भाग और एक मुख्य टर्मिनल इंटरफ़ेस से बना होता है। SiP तकनीक बाजार की जरूरतों को पूरा करने के लिए ब्लूटूथ को छोटा और छोटा बना सकती है, इस प्रकार ब्लूटूथ तकनीक के अनुप्रयोग को सख्ती से बढ़ावा दे सकती है। SiP एक अल्ट्रा-छोटे पैकेज में ब्लूटूथ वायरलेस प्रौद्योगिकी कार्यक्षमता को एकीकृत करने के लिए आवश्यक सभी घटकों (रेडियो, बेसबैंड प्रोसेसर, ROM, फिल्टर और अन्य अलग घटकों) को पूरा करता है।

इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में उच्च प्रदर्शन, लघुकरण, कई किस्में और छोटे बैचों की विशेषताएं हैं। SiP तकनीक इलेक्ट्रॉनिक्स की अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुरूप है, इसलिए इस तकनीकी क्षेत्र में इसका एक विस्तृत अनुप्रयोग बाजार और विकास संभावनाएं हैं। 

3.2.SiP - स्मार्टफ़ोन के लिए तैयार

मोबाइल फोन के पतले होने और हल्केपन के कारण SiP की मांग में वृद्धि हुई है। SiP पैकेजिंग क्षेत्र के लिए मोबाइल फ़ोन सबसे बड़ा बाज़ार है। जैसे-जैसे स्मार्टफोन पतले और हल्के होते जाएंगे, SiP की मांग स्वाभाविक रूप से बढ़ेगी। 2011 से 2015 तक विभिन्न ब्रांडों के मोबाइल फोन की मोटाई लगातार कम की गई है। थिनिंग में स्वाभाविक रूप से इकट्ठे घटकों की मोटाई पर उच्च और उच्चतर आवश्यकताएं होती हैं। उदाहरण के तौर पर iPhone 6s को लेते हुए, PCB का उपयोग बहुत कम कर दिया गया है, और कई चिप घटकों को SiP मॉड्यूल में लागू किया जाएगा। जब iPhone 8 की बात आती है, तो यह SiP का उपयोग करने वाला Apple का पहला मोबाइल फोन हो सकता है। इसका मतलब है कि एक तरफ, iPhone 8 को पतला और हल्का बनाया जा सकता है, और दूसरी तरफ, अन्य कार्यात्मक मॉड्यूल, जैसे अधिक शक्तिशाली कैमरे, स्पीकर और बैटरी के लिए अधिक जगह होगी।

Apple उत्पादों के SiP अनुप्रयोगों को देखें। Apple एक ऐसी कंपनी है जो SiP अनुप्रयोगों के बारे में पूरी तरह से आशावादी है। Apple ने पहले Apple Watch पर SiP पैकेजिंग का उपयोग किया है।

घड़ियों के अलावा, Apple मोबाइल फोन में उपयोग किए जाने वाले SiP की संख्या भी धीरे-धीरे बढ़ रही है। सूचीबद्ध हैं: टच चिप, फिंगरप्रिंट पहचान चिप, आरएफपीए इत्यादि।

चिप को स्पर्श करें. Iphone6 ​​में, दो टच चिप्स हैं, जो क्रमशः ब्रॉडकॉम और TI द्वारा प्रदान किए जाते हैं, जबकि 6S में, दोनों को SiP पैकेज का एहसास करने के लिए एक ही पैकेज में सील कर दिया गया है। भविष्य में, संपूर्ण टीडीडीआई को और अधिक संक्षिप्त किया जाएगा। iPhone 3s में 6D Touch तकनीक की एक नई पीढ़ी दिखाई गई। स्पर्श संवेदन का पता लगाने से इन्सुलेट सामग्री खोल में प्रवेश किया जा सकता है, और मानव उंगली द्वारा लाए गए वोल्टेज परिवर्तन का पता लगाकर मानव उंगली की स्पर्श क्रिया का न्याय किया जा सकता है, ताकि विभिन्न कार्यों का एहसास हो सके। टच चिप का काम संपर्क बिंदु के वोल्टेज मान को इकट्ठा करना है, प्रसंस्करण के बाद इन इलेक्ट्रोड वोल्टेज संकेतों को समन्वय संकेतों में परिवर्तित करना है, और समन्वय संकेतों के अनुसार संबंधित कार्यों पर प्रतिक्रिया करने के लिए मोबाइल फोन को नियंत्रित करना है, ताकि इसके नियंत्रण कार्य का एहसास हो सके। 3डी टच के उद्भव ने टच मॉड्यूल की प्रसंस्करण क्षमता और प्रदर्शन के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखा है। इसकी जटिल संरचना के लिए टच चिप को SiP के साथ असेंबल करने की आवश्यकता होती है, और स्पर्श प्रतिक्रिया फ़ंक्शन इसकी परिचालन मित्रता को बढ़ाता है।

फ़िंगरप्रिंट पहचान भी SiP पैकेज का उपयोग करती है। सेंसर और नियंत्रण चिप को एक साथ पैक किया गया है, और iPhone 5 के बाद से इसी तरह की तकनीक को अपनाया गया है।

आरएफपीए मॉड्यूल. सेल फोन में आरएफपीए SiP का सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला रूप है। iPhone 6S कोई अपवाद नहीं है. iPhone 6S में, कई RFPA चिप्स हैं, जो सभी SiP का उपयोग करते हैं।

Apple की आदत के अनुसार, सभी परिपक्व तकनीकों को अगली पीढ़ी तक पहुँचाया जाएगा। हमारा अनुमान है कि आगामी Apple iPhone 7 SiP तकनीक को अधिक अपनाएगा, जबकि भविष्य के iPhone 7s और iPhone 8 अधिक व्यापक होंगे और अधिक हद तक SiP तकनीक का उपयोग करेंगे। आंतरिक स्थान को संपीड़ित करने के लिए.

एसआईपी पैकेज फॉर्म

एसआईपी पैकेजिंग तकनीक व्यवस्थित और असेंबल करने के लिए विभिन्न प्रकार के नंगे चिप्स या मॉड्यूल को अपनाती है। यदि व्यवस्था को अलग किया जाता है, तो इसे मोटे तौर पर एक फ्लैट 2डी पैकेजिंग और एक 3डी पैकेजिंग संरचना में विभाजित किया जा सकता है। 2डी पैकेजिंग की तुलना में, स्टैक्ड 3डी पैकेजिंग तकनीक के उपयोग से उपयोग किए जाने वाले वेफर्स या मॉड्यूल की संख्या बढ़ सकती है, जिससे उन परतों की संख्या बढ़ सकती है जिनमें वेफर्स को ऊर्ध्वाधर दिशा में रखा जा सकता है, और एसआईपी प्रौद्योगिकी की कार्यात्मक एकीकरण क्षमता को और बढ़ाया जा सकता है। आंतरिक बॉन्डिंग तकनीक सरल वायर बॉन्डिंग (वायर बॉन्डिंग), या फ्लिप चिप बॉन्डिंग (फ्लिप चिप), या दोनों का संयोजन हो सकती है।

वर्तमान उद्योग एसआईपी डिजाइन प्रकार और संरचना भेद से, एसआईपी को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है।

2डी एसआईपी

इस प्रकार की पैकेजिंग में चिप्स को एक-एक करके एक ही पैकेजिंग सब्सट्रेट पर पैकेज बॉडी में द्वि-आयामी मोड में पैकेज करना होता है।

स्टैक्ड एसआईपी

इस प्रकार की पैकेजिंग एक ऐसा पैकेज है जो भौतिक रूप से दो या दो से अधिक चिप स्टैक को एक पैकेज में एकीकृत करता है।

3डी एसआईपी

इस प्रकार की पैकेजिंग 2डी पैकेजिंग पर आधारित है, और कई चिप्स, पैकेज्ड चिप्स, मल्टी-चिप्स और यहां तक ​​कि वेफर्स को एक त्रि-आयामी पैकेज बनाने के लिए स्टैक्ड और इंटरकनेक्ट किया जाता है। इस संरचना को स्टैक्ड 3डी पैकेजिंग भी कहा जाता है।

इसके अलावा, 2डी और 3डी पैकेजिंग संरचनाओं के अलावा, मल्टीफंक्शनल सब्सट्रेट पर घटकों को एकीकृत करने की विधि को भी अपनाया जा सकता है - कार्यात्मक एकीकरण के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए मल्टीफंक्शनल सब्सट्रेट में विभिन्न घटकों को एम्बेड किया जाता है। विभिन्न चिप व्यवस्थाएं, विभिन्न आंतरिक बॉन्डिंग प्रौद्योगिकियों के साथ मिलकर, एसआईपी पैकेज को विभिन्न प्रकार के संयोजन बनाती हैं, और ग्राहकों या उत्पादों की आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित या लचीले ढंग से उत्पादित किया जा सकता है।

एसआईपी की तकनीकी कठिनाइयाँ

एसआईपी का मुख्यधारा पैकेजिंग फॉर्म बीजीए है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि आपने पारंपरिक उन्नत पैकेजिंग तकनीक के साथ एसआईपी तकनीक में महारत हासिल कर ली है।

सर्किट डिजाइन के लिए, त्रि-आयामी चिप पैकेज में कई डाई स्टैक होंगे, ऐसे जटिल पैकेज डिजाइन में कई समस्याएं आएंगी: जैसे कि एक पैकेज में कई चिप्स का एकीकरण, चिप्स को कैसे स्टैक किया जाए; परत सब्सट्रेट, पारंपरिक उपकरणों के साथ निशान को रूट करना मुश्किल है; इसमें निशानों के बीच अंतर, समान-लंबाई डिज़ाइन और विभेदक जोड़ी डिज़ाइन जैसे मुद्दे भी हैं।  

इसके अलावा, मॉड्यूल जटिलता में वृद्धि और ऑपरेटिंग आवृत्ति (घड़ी आवृत्ति या वाहक आवृत्ति) में वृद्धि के साथ, सिस्टम डिज़ाइन की कठिनाई बढ़ती रहेगी। आवश्यक डिज़ाइन अनुभव के अलावा, सिस्टम प्रदर्शन का संख्यात्मक अनुकरण भी आवश्यक है। डिज़ाइन लिंक.