La tecnologia System-in-Package (SIP) è stata proposta dall'inizio degli anni '1990 ad oggi. Dopo più di dieci anni di sviluppo, è stato ampiamente accettato dal mondo accademico e industriale ed è diventato uno dei nuovi punti caldi nella ricerca sulla tecnologia elettronica e una delle principali direzioni delle applicazioni tecniche. Crede inoltre di rappresentare la futura direzione di sviluppo della tecnologia elettronica. Essendo una parte importante della tecnologia di imballaggio SIP, nel corso degli anni la tecnologia di imballaggio SIP ha fatto grandi progressi nell'innovazione continua e ha gradualmente formato un proprio sistema tecnico, degno di essere impegnato nei settori tecnologici correlati. Tecnici e studiosi conducono ricerche e studi. Dal punto di vista della tecnologia di imballaggio, l'articolo introduce in dettaglio la produzione di imballaggi SIP e discute in dettaglio anche i punti chiave del suo processo.

Secondo la definizione dell'International Semiconductor Route Organization (ITRS): SiP è un singolo dispositivo che assembla preferenzialmente più componenti elettronici attivi con diverse funzioni e dispositivi passivi opzionali, nonché altri dispositivi come MEMS o dispositivi ottici, per ottenere un determinato funzione. Pacchetti standard che formano un sistema o sottosistema.

In termini di architettura, SiP integra una varietà di chip funzionali, inclusi processori, memoria e altri chip funzionali in un unico pacchetto, in modo da ottenere una funzione sostanzialmente completa. Corrisponde al SOC (system on chip). La differenza è che il system-in-package è un metodo di confezionamento in cui diversi chip vengono utilizzati fianco a fianco o impilati, mentre SOC è un prodotto chip altamente integrato.

1.1. Più Moore VS Più di Moore—— Confronto tra SoC e SiP

SiP è un importante percorso di realizzazione oltre la Legge di Moore. La famosa Legge di Moore si è sviluppata fino allo stadio attuale, dove va? Ci sono due strade nel settore: una è continuare a svilupparsi secondo la Legge di Moore. I prodotti che seguono questo percorso includono CPU, memoria, dispositivi logici, ecc. Questi prodotti rappresentano il 50% dell'intero mercato. L'altro è il percorso More than Moore che supera la Legge di Moore. Lo sviluppo dei chip è passato dal cieco perseguimento della riduzione del consumo energetico e del miglioramento delle prestazioni a un approccio più pragmatico per soddisfare le esigenze del mercato. I prodotti in quest'area includono dispositivi analogici/RF, dispositivi passivi, dispositivi di gestione dell'alimentazione, ecc., che rappresentano circa il restante 50% del mercato.

Per questi due percorsi sono nati due prodotti: SoC e SiP. Il SoC è il prodotto del continuo declino della Legge di Moore e il SiP rappresenta un percorso importante per andare oltre la Legge di Moore. Entrambi sono prodotti che consentono la miniaturizzazione e la miniaturizzazione dei sistemi a livello di chip.

SoC e SIP sono molto simili in quanto entrambi integrano un sistema che include componenti logici, componenti di memoria e persino componenti passivi in ​​una singola unità. Il SoC è dal punto di vista del design, ovvero integrare i componenti richiesti dal sistema in un unico chip. SiP è un metodo di confezionamento in cui diversi chip sono affiancati o impilati dal punto di vista del confezionamento e più componenti elettronici attivi con funzioni diverse e dispositivi passivi opzionali, nonché altri dispositivi come MEMS o dispositivi ottici sono preferibilmente assemblati insieme . , un unico pacchetto standard che implementa una determinata funzione.

In termini di integrazione, in generale, il SoC integra solo sistemi logici come AP, mentre il SiP integra AP+mobile DDR. In una certa misura, SIP=SoC+DDR. Poiché l'integrazione diventerà sempre più elevata in futuro, è probabile che anche emmc venga integrato in SiP.

Dal punto di vista dello sviluppo del packaging, il SoC si è affermato come la chiave e la direzione di sviluppo della futura progettazione di prodotti elettronici a causa dei requisiti dei prodotti elettronici in termini di volume, velocità di elaborazione o caratteristiche elettriche. Tuttavia, con l’aumento dei costi di produzione dei SoC negli ultimi anni e i frequenti ostacoli tecnici, lo sviluppo del SoC si trova ad affrontare un collo di bottiglia e lo sviluppo del SiP è stato oggetto di sempre maggiore attenzione da parte del settore.

1.2. SiP: l'inevitabile percorso di scelta oltre la Legge di Moore

La legge di Moore garantisce un miglioramento continuo delle prestazioni dei chip. Come tutti sappiamo, la Legge di Moore è la “Bibbia” per lo sviluppo dell'industria dei semiconduttori. Sui semiconduttori a base di silicio, le dimensioni dei transistor vengono dimezzate e le prestazioni raddoppiano ogni 18 mesi. Allo stesso tempo, il miglioramento delle prestazioni comporta una riduzione dei costi, il che fa sì che i produttori di semiconduttori abbiano sufficiente motivazione per realizzare la riduzione delle dimensioni delle caratteristiche dei semiconduttori. Tra questi, i chip del processore e i chip di memoria sono i due tipi di chip che seguono maggiormente la Legge di Moore. Prendendo Intel come esempio, ogni generazione di prodotti segue perfettamente la Legge di Moore. A livello di chip, la Legge di Moore promuove il continuo miglioramento delle prestazioni.

La scheda PCB non segue la Legge di Moore e rappresenta il collo di bottiglia per il miglioramento delle prestazioni dell'intero sistema. In corrispondenza della continua riduzione delle dimensioni del chip, la scheda PCB non è cambiata molto nel corso degli anni. Ad esempio, la larghezza minima standard della linea delle schede madri PCB era 3 mil (circa 75 um) dieci anni fa, ed è ancora 3 mil oggi, con pochi miglioramenti. Dopotutto, i PCB non obbediscono alla legge di Moore. A causa delle limitazioni del PCB, il miglioramento delle prestazioni dell'intero sistema ha incontrato un collo di bottiglia. Ad esempio, poiché la larghezza della traccia PCB non è cambiata, anche la densità del cablaggio tra il processore e la memoria rimane la stessa. In altre parole, il numero di cavi tra il processore e la memoria non cambierà in modo significativo senza modificare le dimensioni del processore e del pacchetto di memoria. La larghezza di banda della memoria è uguale alla larghezza in bit dell'interfaccia di memoria moltiplicata per la frequenza operativa dell'interfaccia di memoria. La larghezza in bit dell'output della memoria è uguale al numero di connessioni tra il processore e la memoria. Negli ultimi dieci anni, la tecnologia a 64 bit non è cambiata a causa dei limiti della tecnologia della scheda PCB. Pertanto, se si desidera aumentare la larghezza di banda della memoria, è possibile solo aumentare la frequenza operativa dell'interfaccia di memoria. Ciò limita il miglioramento delle prestazioni dell'intero sistema.

La SIP è il vincitore e il perdente nel risolvere le catene del sistema. Incapsula più chip semiconduttori e dispositivi passivi nello stesso chip per formare un chip a livello di sistema, invece di utilizzare la scheda PCB come supporto tra la connessione tra i chip portanti, in grado di risolvere le prestazioni del sistema causate dalle carenze intrinseche del PCB si. incontrare colli di bottiglia. Prendiamo ad esempio processori e chip di memoria, perché la densità del cablaggio interno nel system-in-package può essere molto superiore a quella del cablaggio PCB, in modo da risolvere il collo di bottiglia del sistema causato dalla banda larga delle linee PCB. Ad esempio, poiché il chip di memoria e il chip del processore possono essere collegati tra loro tramite fori passanti, non sono più limitati dalla larghezza della linea del PCB, in modo che la larghezza di banda dei dati possa essere migliorata nella larghezza di banda dell'interfaccia.

Crediamo che SiP sia molto più che una semplice integrazione di chip insieme. SiP presenta anche i vantaggi di un ciclo di sviluppo breve; più funzioni; consumo energetico inferiore, prestazioni migliori, prezzo di costo inferiore, dimensioni ridotte e peso più leggero. Il riassunto è il seguente:

Analisi del processo SiP

Il processo di imballaggio SIP può essere suddiviso in imballaggio con collegamento a filo e collegamento con flip-chip in base al metodo di connessione tra il chip e il substrato.

2.1. Processo di imballaggio tramite wire bonding

Il processo principale del processo di confezionamento del wire bonding è il seguente:

Wafer → Assottigliamento wafer → Taglio wafer → Incollaggio di stampi → Incollaggio di fili → Pulizia al plasma → Incapsulamento di incapsulanti liquidi → Assemblaggio sfere di saldatura → Saldatura a rifusione → Marcatura superficiale → Separazione → Ispezione finale → Test → Imballaggio.

• assottigliamento dei wafer

L'assottigliamento del wafer si riferisce alla macinazione meccanica o chimico-meccanica (CMP) dal retro del wafer per assottigliare il wafer a un livello adatto al confezionamento. Poiché la dimensione del wafer diventa sempre più grande, al fine di aumentare la resistenza meccanica del wafer e prevenire deformazioni e crepe durante la lavorazione, il suo spessore è aumentato. Tuttavia, con lo sviluppo del sistema nella direzione della luce, del sottile e del corto, lo spessore del modulo dopo l'imballaggio del chip diventa sempre più sottile. Pertanto, lo spessore del wafer deve essere ridotto a un livello accettabile prima del confezionamento per soddisfare i requisiti dell'assemblaggio del chip.

• Taglio della cialda

Dopo che la cialda si è assottigliata, può essere tagliata a dadini. Le macchine cubettatrici più vecchie erano azionate manualmente, mentre ora le macchine cubettatrici generiche sono completamente automatizzate. Che si tratti di incidere parzialmente o di dividere completamente il wafer, attualmente viene utilizzata una lama per sega perché disegna bordi netti con poche scheggiature e crepe.

• morire allegare

I trucioli tagliati a dadini sono montati sui cuscinetti centrali del telaio. La dimensione del tampone deve corrispondere alla dimensione del chip. Se la dimensione del tampone è troppo grande, l'estensione del conduttore sarà troppo grande e il conduttore verrà piegato e il truciolo verrà spostato a causa dello stress generato dal flusso durante il processo di stampaggio a trasferimento. Il metodo di montaggio può essere saldato al substrato con lega per saldatura dolce (riferita alla lega Pb-Sn, in particolare lega contenente Sn), lega eutettica Au-Si, ecc. Il metodo più comunemente utilizzato negli imballaggi in plastica è l'uso di adesivo polimerico. L'adesivo è incollato al telaio metallico.

• collegamento a filo

Il cavo utilizzato nella confezione di plastica è principalmente filo d'oro e il suo diametro è generalmente compreso tra 0.025 mm e 0.032 mm. La lunghezza del reoforo è solitamente compresa tra 1.5 mm e 3 mm e l'altezza dell'arco può essere 0.75 mm superiore rispetto al piano su cui si trova il chip.

Le tecniche di incollaggio comprendono la saldatura a termocompressione, la saldatura termosonica, ecc. I vantaggi di queste tecniche sono la facilità di formazione sferica (ovvero la tecnologia delle sfere di saldatura) e la prevenzione dell'ossidazione del filo d'oro. Per ridurre i costi si stanno studiando anche altri fili metallici, come alluminio, rame, argento, palladio, ecc., per sostituire la legatura del filo d'oro. La condizione della saldatura a pressione a caldo è che le due superfici metalliche siano a stretto contatto e il tempo, la temperatura e la pressione siano controllati per collegare i due metalli. La superficie ruvida (irregolare), la formazione di strati di ossido o la contaminazione chimica, l'assorbimento di umidità, ecc. influenzeranno l'effetto di adesione e ridurranno la forza di adesione. La temperatura della saldatura a termocompressione è di 300 ℃ ~ 400 ℃ e il tempo è generalmente di 40 ms (di solito, più le procedure come la ricerca della posizione di collegamento, la velocità di collegamento è di due fili al secondo). Il vantaggio della saldatura a ultrasuoni è che può evitare le alte temperature, poiché utilizza vibrazioni ultrasoniche da 20kHz~60kHz per fornire l'energia necessaria per la saldatura, in modo che la temperatura di saldatura possa essere abbassata. L'uso simultaneo di calore ed energia ultrasonica per l'incollaggio è noto come saldatura termosonica. Rispetto alla saldatura a termocompressione, il vantaggio più grande della saldatura termosonica è ridurre la temperatura di saldatura da 350°C a circa 250°C (alcune persone pensano che si possano utilizzare condizioni di 100°C~150°C), il che può ridurre notevolmente la temperatura di incollaggio sul tampone di alluminio. Possibilità di formare composti intermetallici Au-Al, prolungando la durata del dispositivo e riducendo la deriva dei parametri del circuito. Il miglioramento nel collegamento dei fili è dovuto principalmente alla necessità di confezioni sempre più sottili, alcune confezioni ultrasottili sono solo circa 0.4 mm. Pertanto, l'anello dell'elettrocatetere (anello) viene ridotto dai generali 200 μm~300 μm a 100 μm~125 μm, in modo che la tensione dell'elettrocatetere sia molto ampia e molto stretta. Inoltre, solitamente sono presenti due fili anulari di alimentazione/terra sulla periferia delle piazzole dei cavi sul substrato. Per evitare che il filo d'oro vada in cortocircuito con esso durante il collegamento, la distanza minima deve essere > 625 μm e il filo di collegamento deve avere un'elevata linearità. gradi e un buon arco.

• Pulizia al plasma

Una delle funzioni importanti della pulizia è migliorare l'adesione della pellicola, come depositare una pellicola di Au su un substrato di Si e trattare la superficie di idrocarburi e altri contaminanti mediante plasma di Ar, che migliora significativamente l'adesione di Au. La superficie del substrato dopo il trattamento al plasma lascerà uno strato di sostanza grigia contenente fluoro, che potrà essere rimosso mediante soluzione. La pulizia simultanea aiuta anche a migliorare l'adesione e la bagnatura della superficie.

• Invasatura del sigillante liquido

Posizionare il nastro del telaio montato su chip e legato con filo metallico nello stampo, riscaldare il blocco preformato del composto per stampaggio in un forno di preriscaldamento (la temperatura di preriscaldamento è compresa tra 90°C e 95°C), quindi inserirlo nel trasferimento nella vasca di trasferimento della macchina formatrice. Sotto la pressione del pistone di stampaggio a trasferimento, il composto di stampaggio viene estruso nel canale e iniettato nella cavità dello stampo attraverso il punto di iniezione (la temperatura dello stampo viene mantenuta tra circa 170°C e 175°C durante tutto il processo). Il composto di stampaggio si solidifica rapidamente nello stampo e, dopo un periodo di mantenimento della pressione, il modulo raggiunge una certa durezza, quindi il modulo viene espulso con il perno di espulsione e il processo di stampaggio è completato. Per la maggior parte dei composti per stampaggio, dopo alcuni minuti di mantenimento della pressione nello stampo, il modulo è sufficientemente rigido da consentire l'espulsione, ma l'indurimento (polimerizzazione) del polimero non è completamente completo. Poiché il grado di polimerizzazione (grado di indurimento) del materiale influisce fortemente sulla temperatura di transizione vetrosa e sullo stress termico del materiale, è molto importante favorire la completa indurimento del materiale per raggiungere uno stato stabile, il che è molto importante da migliorare l'affidabilità del dispositivo e la polimerizzazione post-stampa servono a migliorare il composto per stampaggio. Le fasi del processo necessarie per il grado di polimerizzazione, le condizioni generali di polimerizzazione post-stampa sono 170 ℃ ~ 175 ℃, 2 ore ~ ​​4 ore.

• Invasatura del sigillante liquido

Attualmente, nell'industria vengono utilizzati due metodi di montaggio delle sfere: "pasta saldante" + "sfera saldante" e "pasta fondente" + "sfera saldante". Il metodo di montaggio "pasta saldante" + "sfera di stagno" è riconosciuto come il miglior metodo di montaggio standard con sfera nel settore. Le sfere piantate con questo metodo hanno una buona saldabilità e brillantezza e il fenomeno dell'offset delle sfere di saldatura non si verifica durante il processo di fusione dello stagno. È più facile da controllare. Il metodo specifico consiste nel stampare prima la pasta saldante sul pad BGA, quindi utilizzare una macchina per il montaggio delle sfere o una serigrafia per aggiungere sfere di saldatura di una certa dimensione. In questo momento, il ruolo della pasta saldante è quello di aderire allo stagno. Durante il riscaldamento, la superficie di contatto delle sfere di saldatura è più grande, in modo che le sfere di saldatura vengano riscaldate più velocemente e in modo più completo, in modo che le sfere di saldatura abbiano una migliore saldabilità con i cuscinetti dopo la fusione e riducano la possibilità di saldatura virtuale.

• marcatura superficiale

La marcatura è costituita da lettere e loghi indelebili e chiari stampati sulla superficie superiore del modulo imballato, comprese le informazioni sul produttore, il paese, il codice del dispositivo, ecc., principalmente per l'identificazione e la tracciabilità. Esistono molti modi di codifica, tra cui il più comunemente utilizzato è il metodo di codifica, che comprende la stampa a inchiostro e la stampa laser.

• separato

Al fine di migliorare l'efficienza produttiva e risparmiare materiali, la maggior parte del lavoro di assemblaggio SIP viene eseguito sotto forma di combinazione di array, che viene divisa in singoli dispositivi dopo aver completato il processo di stampaggio e test. La divisione può essere eseguita mediante segatura o stampaggio. Il processo di taglio è più flessibile e non richiede molti strumenti speciali. Il processo di stampaggio ha una maggiore efficienza produttiva e costi inferiori, ma richiede l'uso di strumenti speciali.

2.2. Processo di saldatura flip-chip

Rispetto al processo di wire bonding, il processo flip chip presenta i seguenti vantaggi:

(1) La tecnologia di saldatura Flip-chip supera il problema del limite della distanza centrale dei cuscinetti di collegamento dei fili;

(2) Offre maggiore comodità ai progettisti elettronici nella progettazione della distribuzione di potenza/massa del chip;

(3) Accorciando la lunghezza dell'interconnessione e riducendo il ritardo RC, fornisce un segnale più completo per dispositivi ad alta frequenza e ad alta potenza;

(4) Eccellenti prestazioni termiche, è possibile installare un radiatore sul retro del chip;

(5) Elevata affidabilità, grazie all'azione del riempitivo sotto il chip, la durata a fatica della confezione risulta migliorata;

(6) Facile da riparare.

Quello che segue è il flusso del processo di bonding flip chip (lo stesso processo del bonding wire non sarà descritto separatamente): wafer → ridistribuzione pad → assottigliamento wafer, produzione di bump → taglio wafer → bonding flip chip, riempimento insufficiente → incapsulamento → assemblaggio sfere di saldatura → Saldatura a rifusione→Marcatura superficiale→Separazione→Ispezione finale→Test→Imballaggio.

• Ridistribuzione dei cuscinetti

Per aumentare il passo dei conduttori e soddisfare i requisiti del processo di incollaggio del flip-chip, è necessario ridistribuire i conduttori del chip.

• fare dei dossi

Una volta completata la ridistribuzione dei pad, è necessario aggiungere protuberanze ai pad sul chip. Le tecniche di fabbricazione della saldatura possono essere la galvanica, la placcatura chimica, l'evaporazione, il posizionamento delle sfere e la stampa della pasta saldante. Attualmente il metodo galvanico è ancora il più utilizzato, seguito dal metodo di stampa con pasta saldante.

• Incollaggio flip-chip, riempimento insufficiente

Dopo che le protuberanze di saldatura sono state disposte sull'intera superficie di unione del chip sotto forma di griglia, il chip viene montato sul substrato del pacchetto in modo invertito e la connessione elettrica viene ottenuta tramite le protuberanze e i pad sul substrato, sostituendo il WB e la TAB. metodo di connessione. Dopo l'incollaggio del flip-chip, il riempimento con resina epossidica tra il chip e il substrato può ridurre lo stress termico e meccanico applicato alle protuberanze e migliorare l'affidabilità di 1 o 2 ordini di grandezza rispetto all'assenza di riempimento.

SiP - per le applicazioni

3.1. Principali ambiti applicativi

L'applicazione del SiP è molto ampia e riguarda principalmente: comunicazioni wireless, elettronica automobilistica, elettronica medica, computer, ecc.

Il campo di comunicazione wireless più utilizzato. L'applicazione del SiP nel campo della comunicazione wireless è la più antica ed è anche il campo più utilizzato. Nel campo della comunicazione wireless, i requisiti di efficienza di trasmissione funzionale, rumore, volume, peso e costo stanno diventando sempre più elevati, costringendo la comunicazione wireless a svilupparsi nella direzione di prodotti a basso costo, portatili, multifunzione e ad alte prestazioni. SiP è una soluzione ideale che combina i vantaggi delle risorse core esistenti e dei processi di produzione dei semiconduttori, riduce i costi e abbrevia il time-to-market, superando al contempo le difficoltà nel SOC quali compatibilità dei processi, miscelazione dei segnali, interferenze di rumore ed interferenze elettromagnetiche. L'amplificatore di potenza a radiofrequenza nel telefono cellulare integra le funzioni dell'amplificatore di potenza a radiofrequenza, del controllo di potenza e dell'interruttore del ricetrasmettitore, che sono completamente risolte nel SiP.

L'elettronica automobilistica è un importante scenario applicativo per SiP. Le applicazioni SiP nell'elettronica automobilistica stanno gradualmente aumentando. Prendendo come esempio l'unità di controllo del motore (ECU), l'ECU è costituita da un microprocessore (CPU), memoria (ROM, RAM), interfaccia di ingresso/uscita (I/O), convertitore analogico-digitale (A/D) , così come la composizione di circuiti integrati su larga scala. Diversi tipi di chip hanno processi diversi. Attualmente il SiP viene spesso utilizzato per integrare i chip in un sistema di controllo completo. Inoltre, l'uso del SiP è in aumento anche nel sistema di frenatura antibloccaggio (ABS) dell'automobile, nel sistema di controllo dell'iniezione di carburante, nel sistema elettronico dell'airbag, nel sistema di controllo del volante, nel sistema di allarme di bassa pressione dei pneumatici e altre unità. Inoltre, la tecnologia SIP è stata applicata con successo anche nei sistemi di intrattenimento e nei sistemi di intrattenimento a bordo dei veicoli in rapida crescita.

L'elettronica medicale richiede una combinazione di affidabilità e dimensioni ridotte, unite a funzionalità e longevità. Applicazioni tipiche in questo campo sono i dispositivi medici elettronici impiantabili, come gli endoscopi a capsula. L'endoscopio è composto da una lente ottica, un chip di elaborazione delle immagini, un trasmettitore di segnali in radiofrequenza, un'antenna e una batteria. Il chip di elaborazione delle immagini è un chip digitale, il trasmettitore del segnale a radiofrequenza è un chip analogico e l'antenna è un dispositivo passivo. L'unione di questi dispositivi in ​​un SiP soddisfa perfettamente i requisiti di prestazioni e miniaturizzazione.

L'applicazione del SiP nel campo informatico deriva principalmente dall'integrazione tra processore e memoria. Prendendo come esempio la GPU, di solito include chip di elaborazione grafica e SDRAM. I due metodi di confezionamento non sono gli stessi. L'elaborazione grafica è racchiusa in un pacchetto multi-chip standard con array di sfere in plastica, che non è adatto per SDRAM. Pertanto è necessario confezionare i due tipi di chip separatamente, per poi confezionarli insieme sotto forma di SiP.

Il SiP trova numerose applicazioni anche in altri dispositivi elettronici di consumo, tra cui ISP (chip di elaborazione delle immagini), chip Bluetooth e così via. L'ISP è il dispositivo principale di fotocamere digitali, scanner, fotocamere, giocattoli e altri prodotti elettronici. Converte i segnali ottici in segnali digitali tramite conversione fotoelettrica, per poi occuparsi dell'elaborazione, della visualizzazione e dell'archiviazione delle immagini. I sensori di immagine includono una serie di diversi tipi di componenti, come CCD, sensori di immagine CMOS, sensori di immagine a contatto, dispositivi di caricamento di carica, array di diodi ottici, sensori al silicio amorfo, ecc. La tecnologia SiP è senza dubbio una soluzione ideale per la tecnologia di packaging.

Il sistema Bluetooth è generalmente composto da una parte wireless, una parte di controllo del collegamento, una parte di supporto per la gestione del collegamento e un'interfaccia terminale principale. La tecnologia SiP può rendere il Bluetooth sempre più piccolo per soddisfare le esigenze del mercato, promuovendo così vigorosamente l'applicazione della tecnologia Bluetooth. Il SiP completa tutti i componenti (radio, processore in banda base, ROM, filtri e altri componenti discreti) necessari per integrare la funzionalità della tecnologia wireless Bluetooth in un pacchetto ultracompatto.

I prodotti elettronici si caratterizzano per le elevate prestazioni, la miniaturizzazione, la varietà e la produzione in piccoli lotti. La tecnologia SiP è conforme ai requisiti applicativi dell'elettronica, quindi ha un ampio mercato applicativo e prospettive di sviluppo in questo campo tecnico. 

3.2.SiP - Su misura per gli smartphone

L'assottigliamento e la leggerezza dei telefoni cellulari ha portato ad un aumento della domanda di SiP. I telefoni cellulari rappresentano il mercato più grande per il settore del packaging SiP. Man mano che gli smartphone diventano sempre più sottili e leggeri, la domanda di SiP aumenterà naturalmente. Dal 2011 al 2015 lo spessore dei cellulari delle varie marche è stato continuamente ridotto. L'assottigliamento richiede naturalmente requisiti sempre più elevati in termini di spessore dei componenti assemblati. Prendendo come esempio l’iPhone 6s, l’uso del PCB è stato notevolmente ridotto e molti componenti del chip saranno implementati nei moduli SiP. Per quanto riguarda l'iPhone 8, potrebbe essere il primo telefono cellulare di Apple a utilizzare SiP. Ciò significa che da un lato l'iPhone 8 potrà essere reso più sottile e leggero e dall'altro ci sarà più spazio per altri moduli funzionali, come fotocamere, altoparlanti e batterie più potenti.

Guarda le applicazioni SiP dei prodotti Apple. Apple è un'azienda fermamente ottimista riguardo alle applicazioni SiP. Apple ha già utilizzato il packaging SiP su Apple Watch.

Oltre agli orologi, aumenta gradualmente anche il numero di SiP utilizzati nei telefoni cellulari Apple. Sono elencati: chip touch, chip di identificazione delle impronte digitali, RFPA e così via.

chip tattile. Nell'Iphone6 ​​sono presenti due chip touch, forniti rispettivamente da Broadcom e TI, mentre nel 6S i due sono sigillati nello stesso pacchetto per realizzare il pacchetto SiP. In futuro l'intero TDDI verrà ulteriormente incapsulato. Una nuova generazione di tecnologia 3D Touch è stata mostrata nell'iPhone 6s. Il rilevamento del tocco può penetrare nel guscio del materiale isolante e giudicare l'azione tattile del dito umano rilevando la variazione di tensione apportata dal dito umano, in modo da realizzare diverse funzioni. Il chip touch serve a raccogliere il valore di tensione del punto di contatto, convertire questi segnali di tensione dell'elettrodo in segnali di coordinate dopo l'elaborazione e controllare il telefono cellulare per rispondere alle funzioni corrispondenti in base ai segnali di coordinate, in modo da realizzare la sua funzione di controllo. L'emergere del 3D Touch ha posto requisiti più elevati per la capacità di elaborazione e le prestazioni del modulo touch. La sua struttura complessa richiede che il chip touch sia assemblato con SiP e la funzione di feedback tattile ne migliora la facilità operativa.

Anche il riconoscimento delle impronte digitali utilizza un pacchetto SiP. Il sensore e il chip di controllo sono assemblati insieme e una tecnologia simile è stata adottata a partire dall'iPhone 5.

Modulo RFPA. L'RFPA nei telefoni cellulari è la forma di SiP più comunemente utilizzata. L'iPhone 6S non fa eccezione. Nell'iPhone 6S sono presenti più chip RFPA, che utilizzano tutti SiP.

Secondo l'abitudine di Apple, tutte le tecnologie mature verranno trasmesse alla generazione successiva. Riteniamo che il prossimo Apple iPhone 7 adotterà maggiormente la tecnologia SiP, mentre i futuri iPhone 7s e iPhone 8 saranno più completi e utilizzeranno la tecnologia SiP in misura maggiore. per comprimere lo spazio interno.

Modulo del pacchetto SIP

La tecnologia di packaging SIP adotta una varietà di chip o moduli nudi da organizzare e assemblare. Se la disposizione viene distinta, può essere approssimativamente suddivisa in un imballaggio piatto 2D e una struttura di imballaggio 3D. Rispetto al packaging 2D, l'uso della tecnologia di packaging 3D impilato può aumentare il numero di wafer o moduli utilizzati, aumentando così il numero di strati in cui i wafer possono essere posizionati in direzione verticale e migliorando ulteriormente la capacità di integrazione funzionale della tecnologia SIP. La tecnologia di incollaggio interno può essere la semplice giunzione di fili (Wire Bonding), oppure la giunzione di flip chip (Flip Chip), o una combinazione delle due.

Dall'attuale tipo di progettazione SIP del settore e dalla distinzione della struttura, SIP può essere suddiviso in tre categorie.

SORSATA 2D

Questo tipo di imballaggio consiste nell'imballare i chip uno per uno in modalità bidimensionale in un corpo di confezione sullo stesso substrato di imballaggio.

SIP impilati

Questo tipo di imballaggio è un pacchetto che integra fisicamente due o più stack di chip in un unico pacchetto.

SORSATA 3D

Questo tipo di imballaggio si basa sull'imballaggio 2D e più chip, chip confezionati, multi-chip e persino wafer vengono impilati e interconnessi per formare un pacchetto tridimensionale. Questa struttura è anche chiamata imballaggio 3D impilato.

Inoltre, oltre alle strutture di confezionamento 2D e 3D, può essere adottato anche il metodo di integrazione di componenti su un substrato multifunzionale: diversi componenti vengono incorporati nel substrato multifunzionale per raggiungere lo scopo dell'integrazione funzionale. Diverse disposizioni dei chip, combinate con diverse tecnologie di collegamento interno, fanno sì che il pacchetto SIP formi una varietà di combinazioni e possa essere personalizzato o prodotto in modo flessibile in base alle esigenze dei clienti o dei prodotti.

Difficoltà tecniche del SIP

La forma di packaging tradizionale di SIP è BGA, ma ciò non significa che tu abbia padroneggiato la tecnologia SIP con la tradizionale tecnologia di packaging avanzata.

Per la progettazione di circuiti, il pacchetto di chip tridimensionale avrà più pile di die, un design di pacchetto così complesso porterà molti problemi: come l'integrazione di più chip in un unico pacchetto, come impilare i chip; Substrato a strati, è difficile instradare le tracce con gli strumenti tradizionali; ci sono anche problemi come la spaziatura tra le tracce, la progettazione di uguale lunghezza e la progettazione di coppie differenziali.  

Inoltre, con l'aumento della complessità del modulo e l'aumento della frequenza operativa (frequenza di clock o frequenza portante), la difficoltà di progettazione del sistema continuerà ad aumentare. Oltre alla necessaria esperienza di progettazione, è fondamentale anche la simulazione numerica delle prestazioni del sistema. collegamento di progettazione.