System-in-package (SIP) -technologie wordt sinds het begin van de jaren negentig tot heden voorgesteld. Na meer dan tien jaar ontwikkeling is het breed geaccepteerd door de academische wereld en de industrie, en is het een van de nieuwe hotspots geworden in het onderzoek naar elektronische technologie en een van de hoofdrichtingen van technische toepassingen. Hij gelooft ook dat hij de toekomstige ontwikkelingsrichting van de elektronische technologie vertegenwoordigt. Als belangrijk onderdeel van de SIP-verpakkingstechnologie heeft de SIP-verpakkingstechnologie door de jaren heen grote vooruitgang geboekt op het gebied van voortdurende innovatie en geleidelijk een eigen technisch systeem gevormd, dat het waard is om betrokken te zijn bij aanverwante technologie-industrieën. Technici en wetenschappers doen onderzoek en studeren. Vanuit het perspectief van de verpakkingstechnologie introduceert het artikel de productie van SIP-verpakkingen in detail, en bespreekt het ook de belangrijkste punten van het proces in detail.

Volgens de definitie van de International Semiconductor Route Organization (ITRS): SiP is een enkel apparaat dat bij voorkeur meerdere actieve elektronische componenten met verschillende functies en optionele passieve apparaten samenvoegt, evenals andere apparaten zoals MEMS of optische apparaten, om een ​​bepaalde functie. Standaardpakketten die een systeem of subsysteem vormen.

Qua architectuur integreert SiP een verscheidenheid aan functionele chips, waaronder processors, geheugen en andere functionele chips in één pakket, om zo een vrijwel complete functie te bereiken. Komt overeen met SOC (systeem op chip). Het verschil is dat system-in-package een verpakkingsmethode is waarbij verschillende chips naast elkaar of gestapeld worden gebruikt, terwijl SOC een sterk geïntegreerd chipproduct is.

1.1. Meer Moore versus meer dan Moore - Vergelijking van SoC en SiP

SiP is een belangrijk realisatiepad dat verder gaat dan de wet van Moore. De bekende wet van Moore heeft zich tot het huidige stadium ontwikkeld. Waar gaat deze heen? Er zijn twee wegen in de sector: de ene is het blijven ontwikkelen in overeenstemming met de wet van Moore. Producten die dit pad volgen, zijn onder meer CPU, geheugen, logische apparaten, enz. Deze producten vertegenwoordigen 50% van de gehele markt. De andere is de More than Moore-route die de wet van Moore overtreft. De ontwikkeling van chips is verschoven van het blinde streven naar vermindering van het energieverbruik en prestatieverbetering naar een meer pragmatische benadering om aan de behoeften van de markt te voldoen. Producten op dit gebied omvatten analoge/RF-apparaten, passieve apparaten, apparaten voor energiebeheer, enz., die ongeveer de resterende 50% van de markt vertegenwoordigen.

Voor deze twee paden zijn twee producten geboren: SoC en SiP. SoC is het product van de steeds verder dalende wet van Moore, en SiP is een belangrijk pad om verder te komen dan de wet van Moore. Beide zijn producten die miniaturisatie en miniaturisatie van systemen op chipniveau mogelijk maken.

SoC en SIP lijken erg op elkaar omdat beide een systeem integreren dat logische componenten, geheugencomponenten en zelfs passieve componenten in één enkele eenheid omvat. SoC is vanuit een ontwerpoogpunt, namelijk het integreren van de componenten die het systeem nodig heeft, in één enkele chip. SiP is een verpakkingsmethode waarbij verschillende chips naast elkaar worden geplaatst of vanuit verpakkingsoogpunt worden gestapeld, en waarbij meerdere actieve elektronische componenten met verschillende functies en optionele passieve apparaten, evenals andere apparaten zoals MEMS of optische apparaten, bij voorkeur worden samengevoegd . , een enkel standaardpakket dat een bepaalde functie implementeert.

In termen van integratie integreert SoC over het algemeen alleen logische systemen zoals AP, terwijl SiP AP+mobile DDR integreert. Tot op zekere hoogte is SIP=SoC+DDR. Naarmate de integratie in de toekomst steeds hoger wordt, zal emmc waarschijnlijk ook in SiP worden geïntegreerd.

Vanuit het perspectief van de verpakkingsontwikkeling is SoC uitgegroeid tot de sleutel en ontwikkelingsrichting van het toekomstige elektronische productontwerp vanwege de vereisten van elektronische producten op het gebied van volume, verwerkingssnelheid of elektrische kenmerken. Door de stijgende kosten van SoC-productie in de afgelopen jaren en frequente technische obstakels wordt de ontwikkeling van SoC echter met een knelpunt geconfronteerd, en de ontwikkeling van SiP krijgt steeds meer aandacht van de industrie.

1.2. SiP - het onvermijdelijke keuzepad voorbij de wet van Moore

De wet van Moore zorgt voor een voortdurende verbetering van de chipprestaties. Zoals we allemaal weten is de wet van Moore de ‘bijbel’ voor de ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie. Bij op silicium gebaseerde halfgeleiders wordt de featuregrootte van transistors gehalveerd en worden de prestaties elke 18 maanden verdubbeld. Tegelijkertijd brengt dit een kostenbesparing met zich mee, waardoor fabrikanten van halfgeleiders voldoende motivatie hebben om de reductie van de omvang van de halfgeleiderkenmerken te realiseren. Onder hen zijn processorchips en geheugenchips de twee soorten chips die het meest voldoen aan de wet van Moore. Als we Intel als voorbeeld nemen, volgt elke generatie producten perfect de wet van Moore. Op chipniveau bevordert de wet van Moore de voortdurende vooruitgang van de prestaties.

De printplaat volgt de wet van Moore niet en is de bottleneck voor de prestatieverbetering van het hele systeem. In overeenstemming met de voortdurende krimp van de chipgrootte is de printplaat in de loop der jaren niet veel veranderd. De standaard minimale lijnbreedte van PCB-moederborden was tien jaar geleden bijvoorbeeld 3 mil (ongeveer 75 um), en is vandaag de dag nog steeds 3 mil, met weinig verbetering. PCB's gehoorzamen immers niet aan de wet van Moore. Door de beperking van de printplaat is de prestatieverbetering van het gehele systeem op een knelpunt gestuit. Omdat de PCB-traceerbreedte bijvoorbeeld niet is veranderd, blijft de bedradingsdichtheid tussen de processor en het geheugen ook hetzelfde. Met andere woorden: het aantal draden tussen de processor en het geheugen zal niet significant veranderen zonder de grootte van het processor- en geheugenpakket te veranderen. De geheugenbandbreedte is gelijk aan de bitbreedte van de geheugeninterface vermenigvuldigd met de werkfrequentie van de geheugeninterface. De geheugenuitvoerbitbreedte is gelijk aan het aantal verbindingen tussen de processor en het geheugen. In de afgelopen tien jaar is 64bit niet veranderd vanwege de beperking van de printplaattechnologie. Als u de geheugenbandbreedte wilt vergroten, kunt u daarom alleen de werkfrequentie van de geheugeninterface verhogen. Dit beperkt de prestatieverbetering van het hele systeem.

SIP is de winnaar en verliezer bij het oplossen van de ketenen van het systeem. Kapsel van meerdere halfgeleiderchips en passieve apparaten in dezelfde chip om een ​​chip op systeemniveau te vormen, in plaats van de printplaat te gebruiken als drager tussen de verbinding tussen de dragerchips, wat de systeemprestaties kan oplossen die worden veroorzaakt door de inherente tekortkomingen van de PCB zelf. knelpunten tegenkomen. Neem processors en geheugenchips als voorbeeld, omdat de dichtheid van de interne bedrading in het systeem-in-pakket veel hoger kan zijn dan die van PCB-bedrading, om zo het systeemknelpunt op te lossen dat wordt veroorzaakt door de breedband aan PCB-lijnen. Omdat bijvoorbeeld de geheugenchip en de processorchip met elkaar kunnen worden verbonden door middel van doorlopende gaten, worden ze niet langer beperkt door de PCB-lijnbreedte, waardoor de databandbreedte in de interfacebandbreedte kan worden verbeterd.

Wij geloven dat SiP meer is dan alleen het samen integreren van chips. SiP heeft ook de voordelen van een korte ontwikkelingscyclus; meer functies; lager energieverbruik, betere prestaties, lagere kostprijs, kleiner formaat en lichter gewicht. De samenvatting is als volgt:

SiP-procesanalyse

Het SIP-verpakkingsproces kan worden onderverdeeld in wire-bonding-verpakkingen en flip-chip-bonding volgens de verbindingsmethode tussen de chip en het substraat.

2.1. Draadverbinding verpakkingsproces

Het hoofdproces van het draadverbindingsverpakkingsproces is als volgt:

Wafer → Waferverdunnen → Wafersnijden → Die-bonding → Draadbinding → Plasmareiniging → Vloeibaar inkapselingsmiddel Oppotten → Soldeerkogelmontage → Reflow-solderen → Oppervlaktemarkering → Scheiding → Eindinspectie → Testen → Verpakking.

• dunner worden van de wafels

Het verdunnen van wafels verwijst naar het mechanisch of chemisch-mechanisch (CMP) slijpen vanaf de achterkant van de wafel om de wafel te verdunnen tot een niveau dat geschikt is voor verpakking. Naarmate de afmeting van de wafel steeds groter wordt, is de dikte ervan toegenomen om de mechanische sterkte van de wafel te vergroten en vervorming en barsten tijdens de verwerking te voorkomen. Met de ontwikkeling van het systeem in de richting van licht, dun en kort, wordt de dikte van de module na chipverpakking echter steeds dunner. Daarom moet de dikte van de wafel vóór verpakking tot een aanvaardbaar niveau worden teruggebracht om aan de eisen van de chipassemblage te voldoen.

• Wafel snijden

Nadat de wafel is verdund, kan deze in blokjes worden gesneden. Oudere snijmachines werden handmatig bediend, en nu zijn algemene snijmachines volledig geautomatiseerd. Of het nu gaat om het gedeeltelijk inkerven of volledig verdelen van de wafer, momenteel wordt een zaagblad gebruikt omdat het nette randen tekent met weinig spanen en scheuren.

• sterven hechten

De in blokjes gesneden chips zijn op de middelste kussens van het frame gemonteerd. De grootte van de pad moet overeenkomen met de grootte van de chip. Als de maat van het kussen te groot is, zal de leadspanwijdte te groot zijn en zal de lead worden gebogen en zal de chip worden verplaatst als gevolg van de spanning die wordt gegenereerd door de stroming tijdens het transfergietproces. De montagemethode kan op het substraat worden gesoldeerd met zacht soldeer (verwijzend naar een Pb-Sn-legering, vooral een legering die Sn bevat), een Au-Si-eutectische legering, enz. De meest gebruikte methode bij plastic verpakkingen is het gebruik van polymeerkleefstof. De lijm wordt op het metalen frame gelijmd.

• draadverbinding

Het lood dat in de plastic verpakking wordt gebruikt, bestaat voornamelijk uit gouddraad en de diameter is over het algemeen 0.025 mm ~ 0.032 mm. De lengte van de draad ligt gewoonlijk tussen 1.5 mm en 3 mm, en de hoogte van de boog kan 0.75 mm hoger zijn dan het vlak waar de chip zich bevindt.

Verbindingstechnieken omvatten thermocompressielassen, thermosoon lassen, enz. De voordelen van deze technieken zijn het gemak van bolvormige vorming (dwz soldeerboltechnologie) en het voorkomen van oxidatie van gouddraad. Om de kosten te verlagen wordt ook onderzoek gedaan naar andere metaaldraden, zoals aluminium, koper, zilver, palladium, enz., ter vervanging van de gouddraadverbinding. De voorwaarde bij heetdruklassen is dat de twee metalen oppervlakken nauw contact maken en dat de tijd, temperatuur en druk worden geregeld om de twee metalen met elkaar te verbinden. Een ruw oppervlak (oneffenheden), vorming van een oxidelaag of chemische vervuiling, vochtopname etc. beïnvloeden de hechtwerking en verminderen de hechtsterkte. De temperatuur van thermocompressielassen is 300 ℃ ~ 400 ℃, en de tijd is over het algemeen 40 ms (meestal, plus de procedures zoals het vinden van de verbindingspositie, is de verbindingssnelheid twee draden per seconde). Het voordeel van ultrasoon lassen is dat het hoge temperaturen kan vermijden, omdat het ultrasone trillingen van 20 kHz ~ 60 kHz gebruikt om de energie te leveren die nodig is voor het lassen, zodat de lastemperatuur kan worden verlaagd. Het gelijktijdige gebruik van warmte en ultrasone energie voor het verbinden staat bekend als thermosoon lassen. Vergeleken met thermocompressielassen is het grootste voordeel van thermosoon lassen het verlagen van de hechtingstemperatuur van 350°C naar ongeveer 250°C (sommige mensen denken dat de omstandigheden van 100°C~150°C kunnen worden gebruikt), wat de lastemperatuur aanzienlijk kan verminderen. de hechttemperatuur op de aluminium pad. Mogelijkheid om Au-Al intermetaalverbindingen te vormen, waardoor de levensduur van het apparaat wordt verlengd en de circuitparameterdrift wordt verminderd. De verbetering op het gebied van draadverbindingen is voornamelijk te danken aan de behoefte aan steeds dunnere pakketten, sommige ultradunne pakketten zijn slechts ongeveer 0.4 mm dik. Daarom wordt de leadlus (lus) verkleind van de algemene 200 μm ~ 300 μm naar 100 μm ~ 125 μm, zodat de leadspanning erg groot en erg strak is. Bovendien bevinden zich gewoonlijk twee ringvormige stroom-/aardedraden aan de rand van de draadkussens op het substraat. Om te voorkomen dat de gouddraad tijdens het verbinden kortsluiting maakt, moet de minimale opening > 625 μm zijn en moet de verbindingsdraad een hoge lineariteit hebben. graden en een goede boog.

• Plasma-reiniging

Een van de belangrijke functies van het reinigen is het verbeteren van de hechting van de film, zoals het afzetten van een Au-film op een Si-substraat, en het behandelen van het oppervlak van koolwaterstoffen en andere verontreinigingen met Ar-plasma, wat de hechting van Au aanzienlijk verbetert. Op het oppervlak van het substraat zal na plasmabehandeling een laag grijze substantie met fluoride achterblijven, die door oplossing kan worden verwijderd. Gelijktijdig reinigen helpt ook om de hechting en bevochtiging van het oppervlak te verbeteren.

• Oppotten met vloeibare kit

Plaats de op een chip gemonteerde en draadgebonden frametape in de mal, verwarm het voorgevormde blok van de gietmassa in een voorverwarmingsoven (de voorverwarmingstemperatuur ligt tussen 90 ° C en 95 ° C) en plaats het vervolgens in de transfer in de transfertank van de vormmachine. Onder de druk van de transfervormzuiger wordt de vormmassa in de gietspuit geëxtrudeerd en via de poort in de vormholte geïnjecteerd (de matrijstemperatuur wordt gedurende het hele proces op ongeveer 170°C tot 175°C gehouden). De vormmassa wordt snel gestold in de mal en na een periode van drukbehoud bereikt de module een bepaalde hardheid, waarna de module wordt uitgeworpen met de uitwerppen en het vormproces is voltooid. Voor de meeste vormmassa's is de module na een paar minuten druk in de mal stijf genoeg om uitwerpen mogelijk te maken, maar de uitharding (polymerisatie) van het polymeer is niet volledig voltooid. Omdat de mate van polymerisatie (mate van uitharding) van het materiaal de glasovergangstemperatuur en thermische spanning van het materiaal sterk beïnvloedt, is het erg belangrijk om te bevorderen dat het materiaal volledig uithardt om een ​​stabiele toestand te bereiken, wat erg belangrijk is om de de betrouwbaarheid van het apparaat, en na-uitharding is het verbeteren van de vormmassa. De noodzakelijke processtappen voor de polymerisatiegraad, de algemene na-uithardingsomstandigheden zijn 170 ℃ ~ 175 ℃, 2h ~ 4h.

• Oppotten met vloeibare kit

Momenteel worden er in de industrie twee montagemethoden voor kogels gebruikt: "soldeerpasta" + "soldeerkogel" en "fluxpasta" + "soldeerkogel". De montagemethode "soldeerpasta" + "tin ball" wordt erkend als de beste standaard kogelmontagemethode in de industrie. De volgens deze methode geplante kogels hebben een goede lasbaarheid en glans, en het fenomeen van de soldeerbal-offset zal niet optreden tijdens het tinsmeltproces. Het is gemakkelijker te controleren. De specifieke methode is om eerst de soldeerpasta op het BGA-pad te printen en vervolgens een kogelmontagemachine of zeefdruk te gebruiken om een ​​bepaalde maat soldeerballen toe te voegen. Op dit moment is het de rol van de soldeerpasta om aan het tin te blijven plakken. Bij het verwarmen is het contactoppervlak van de soldeerballen groter, zodat de soldeerballen sneller en uitgebreider worden verwarmd, zodat de soldeerballen na het smelten beter soldeerbaar zijn met de pads en de mogelijkheid tot virtueel solderen wordt verminderd.

• oppervlaktemarkering

Markering bestaat uit de onuitwisbare en duidelijke letters en logo's die op het bovenoppervlak van de verpakte module zijn gedrukt, inclusief informatie van de fabrikant, het land, de apparaatcode, enz., voornamelijk voor identificatie en traceerbaarheid. Er zijn veel manieren om te coderen, waarvan de meest gebruikte de codeermethode is, waaronder inktprinten en laserprinten.

• apart

Om de productie-efficiëntie te verbeteren en materialen te besparen, worden de meeste SIP-assemblagewerkzaamheden uitgevoerd in de vorm van een array-combinatie, die na voltooiing van het giet- en testproces in afzonderlijke apparaten wordt verdeeld. Verdelen kan door zagen of stempelen. Het zaagproces is flexibeler en vereist niet veel speciaal gereedschap. Het stempelproces heeft een hogere productie-efficiëntie en lagere kosten, maar vereist het gebruik van speciaal gereedschap.

2.2. Flip-chip-lasproces

Vergeleken met het draadverbindingsproces heeft het flip-chipproces de volgende voordelen:

(1) Flip-chip-lastechnologie overwint het probleem van de hartafstandslimiet van draadverbindingspads;

(2) Het biedt meer gemak voor elektronische ontwerpers bij het ontwerp van de stroom-/grondverdeling van de chip;

(3) Door de lengte van de verbinding te verkorten en de RC-vertraging te verkleinen, wordt een completer signaal geleverd voor hoogfrequente en hoogvermogenapparaten;

(4) Uitstekende thermische prestaties, er kan een radiator op de achterkant van de chip worden geïnstalleerd;

(5) Hoge betrouwbaarheid, dankzij de werking van het vulmiddel onder de chip, wordt de levensduur van de verpakking verbeterd;

(6) Gemakkelijk te repareren.

Het volgende is de processtroom van flip-chip bonding (hetzelfde proces als draadbinding wordt niet afzonderlijk beschreven): wafer → herverdeling van pads → dunner maken van wafers, bump maken → wafer snijden → flip-chip bonding, ondervulling → inkapseling → assemblage soldeerballen → Reflow-solderen → Oppervlaktemarkering → Scheiding → Eindinspectie → Testen → Verpakking.

• Herverdeling van pads

Om de lead pitch te vergroten en te voldoen aan de vereisten van het flip-chip-bindingsproces, is het noodzakelijk om de leads van de chip opnieuw te verdelen.

• hobbels maken

Nadat de herverdeling van de pads is voltooid, moeten er hobbels worden toegevoegd aan de pads op de chip. De fabricagetechnieken voor soldeerstoten kunnen bestaan ​​uit galvaniseren, stroomloos plateren, verdampen, plaatsen van kogels en printen van soldeerpasta. Momenteel wordt de galvaniseermethode nog steeds het meest gebruikt, gevolgd door de printmethode met soldeerpasta.

• Flip-chip-binding, ondervulling

Nadat de soldeerhobbels op het gehele chipverbindingsoppervlak zijn aangebracht in de vorm van de rasterarray, wordt de chip op een omgekeerde manier op het pakketsubstraat gemonteerd en wordt de elektrische verbinding tot stand gebracht via de bobbels en de pads op het substraat, ter vervanging van de WB en TAB. verbindingsmethode. Na flip-chip-binding kan het vullen met epoxyhars tussen de chip en het substraat de thermische spanning en mechanische spanning die op de oneffenheden wordt uitgeoefend verminderen, en de betrouwbaarheid met 1 tot 2 ordes van grootte verbeteren vergeleken met geen vulling.

SiP - voor toepassingen

3.1. Belangrijkste toepassingsgebieden

De toepassingsmogelijkheden van SiP zijn zeer breed en omvatten onder meer: ​​draadloze communicatie, auto-elektronica, medische elektronica, computers, enzovoort.

Het meest gebruikte draadloze communicatieveld. De toepassing van SiP op het gebied van draadloze communicatie is de vroegste en tevens het meest gebruikte gebied. Op het gebied van draadloze communicatie worden de vereisten voor functionele transmissie-efficiëntie, ruis, volume, gewicht en kosten steeds hoger, waardoor draadloze communicatie zich moet ontwikkelen in de richting van lage kosten, draagbaar, multifunctioneel en hoge prestaties. SiP is een ideale oplossing die de voordelen van bestaande kernbronnen en halfgeleiderproductieprocessen combineert, de kosten verlaagt en de time-to-market verkort, terwijl problemen in SOC zoals procescompatibiliteit, signaalmenging, ruisinterferentie en elektromagnetische interferentie worden overwonnen. De radiofrequentie-vermogensversterker in de mobiele telefoon integreert de functies van de radiofrequentie-vermogensversterker, de vermogensregeling en de zendontvangerschakelaar, die volledig zijn opgelost in de SiP.

Auto-elektronica is een belangrijk toepassingsscenario voor SiP. SiP-toepassingen in auto-elektronica nemen geleidelijk toe. Als we de motorregeleenheid (ECU) als voorbeeld nemen, bestaat de ECU uit een microprocessor (CPU), geheugen (ROM, RAM), invoer/uitvoerinterface (I/O), analoog-digitaalomzetter (A/D) , evenals grootschalige samenstelling van geïntegreerde schakelingen. Verschillende soorten chips hebben verschillende processen. Momenteel wordt SiP vaak gebruikt om de chips te integreren in een compleet besturingssysteem. Daarnaast neemt het gebruik van SiP ook toe, zoals het antiblokkeerremsysteem (ABS), het brandstofinjectiecontrolesysteem, het elektronische systeem van de airbag, het stuurbedieningssysteem, het lagedrukalarmsysteem voor banden en andere eenheden. Daarnaast is SIP-technologie ook met succes toegepast in de snelgroeiende kantoorsystemen en entertainmentsystemen in voertuigen.

Medische elektronica vereist een combinatie van betrouwbaarheid en kleine afmetingen, gecombineerd met functionaliteit en een lange levensduur. Typische toepassingen op dit gebied zijn implanteerbare elektronische medische apparaten, zoals capsule-endoscopen. De endoscoop bestaat uit een optische lens, een beeldverwerkingschip, een radiofrequentiesignaalzender, een antenne en een batterij. De beeldverwerkingschip is een digitale chip, de radiofrequentiesignaalzender is een analoge chip en de antenne is een passief apparaat. Door deze apparaten samen te verpakken in een SiP wordt perfect voldaan aan de prestatie- en miniaturisatie-eisen.

De toepassing van SiP op computergebied komt voornamelijk voort uit het samen integreren van de processor en het geheugen. Als we de GPU als voorbeeld nemen, bevat deze meestal een grafische computerchip en SDRAM. De twee verpakkingsmethoden zijn niet hetzelfde. Grafisch computergebruik is verpakt in een standaard plastic ball array multi-chippakket, dat niet geschikt is voor SDRAM. Daarom is het noodzakelijk om de twee soorten chips afzonderlijk te verpakken en ze vervolgens samen te verpakken in de vorm van SiP.

SiP kent ook vele toepassingen in andere consumentenelektronica. Denk hierbij aan ISP (beeldverwerkingschip), Bluetooth-chips, enzovoort. ISP is het kernapparaat van digitale camera's, scanners, camera's, speelgoed en andere elektronische producten. Het zet optische signalen om in digitale signalen door middel van foto-elektrische conversie en verzorgt vervolgens de beeldverwerking, weergave en opslag. Beeldsensoren omvatten een reeks verschillende soorten componenten, zoals CCD-, CMOS-beeldsensoren, contactbeeldsensoren, ladingslaadapparaten, optische diode-arrays, amorfe siliciumsensoren, enzovoort. SiP-technologie is ongetwijfeld een ideale oplossing voor verpakkingstechnologie.

Het Bluetooth-systeem bestaat doorgaans uit een draadloos gedeelte, een verbindingsbesturingsgedeelte, een ondersteuningsgedeelte voor verbindingsbeheer en een hoofdterminalinterface. SiP-technologie kan Bluetooth steeds kleiner maken om aan de behoeften van de markt te voldoen, waardoor de toepassing van Bluetooth-technologie krachtig wordt bevorderd. De SiP voltooit alle componenten (radio, basisbandprocessor, ROM, filters en andere afzonderlijke componenten) die nodig zijn om de functionaliteit van draadloze Bluetooth-technologie te integreren in een ultraklein pakket.

Elektronische producten kenmerken zich door hoge prestaties, miniaturisatie, meerdere varianten en kleine series. SiP-technologie voldoet aan de toepassingsvereisten van elektronica en biedt daarom een ​​brede toepassingsmarkt en ontwikkelingsperspectieven in dit technische vakgebied. 

3.2.SiP - Op maat gemaakt voor smartphones

Het dunner worden en de lichtheid van mobiele telefoons hebben geleid tot een toename van de vraag naar SiP. Mobiele telefoons zijn de grootste markt voor SiP-verpakkingen. Naarmate smartphones dunner en lichter worden, zal de vraag naar SiP uiteraard toenemen. Van 2011 tot 2015 is de dikte van mobiele telefoons van verschillende merken voortdurend verminderd. Verdunnen stelt uiteraard steeds hogere eisen aan de dikte van geassembleerde componenten. Als we de iPhone 6s als voorbeeld nemen, is het gebruik van PCB's sterk verminderd en zullen veel chipcomponenten in SiP-modules worden geïmplementeerd. Als het om de iPhone 8 gaat, is dit mogelijk de eerste mobiele telefoon van Apple die SiP gebruikt. Dit betekent dat enerzijds de iPhone 8 dunner en lichter kan worden gemaakt en anderzijds meer ruimte ontstaat voor andere functionele modules, zoals krachtigere camera's, speakers en batterijen.

Kijk naar SiP-applicaties van Apple-producten. Apple is een bedrijf dat optimistisch is over SiP-toepassingen. Apple heeft eerder SiP-verpakkingen op Apple Watch gebruikt.

Naast horloges neemt ook het aantal SiP’s dat in mobiele telefoons van Apple wordt gebruikt geleidelijk toe. Vermeld zijn: touch-chip, vingerafdrukidentificatiechip, RFPA enzovoort.

touch-chip. In de Iphone6 ​​zijn er twee touch-chips, die respectievelijk door Broadcom en TI worden geleverd, terwijl in de 6S de twee in dezelfde verpakking zijn verzegeld om het SiP-pakket te realiseren. In de toekomst zal de gehele TDDI verder worden ingekapseld. Een nieuwe generatie 3D Touch-technologie werd getoond in de iPhone 6s. De aanraakdetectie kan de schaal van isolatiemateriaal binnendringen en de aanraakactie van de menselijke vinger beoordelen door de spanningsverandering te detecteren die door de menselijke vinger wordt veroorzaakt, om verschillende functies te realiseren. De aanraakchip is bedoeld om de spanningswaarde van het contactpunt te verzamelen, deze elektrodespanningssignalen na verwerking om te zetten in coördinaatsignalen en de mobiele telefoon te besturen om te reageren op de overeenkomstige functies volgens de coördinaatsignalen, om de besturingsfunctie ervan te realiseren. De opkomst van 3D Touch heeft hogere eisen gesteld aan de verwerkingscapaciteit en prestaties van de aanraakmodule. De complexe structuur vereist dat de touch-chip wordt geassembleerd met SiP, en de tactiele feedbackfunctie verbetert de gebruiksvriendelijkheid.

Ook de vingerafdrukherkenning maakt gebruik van een SiP-pakket. De sensor en de controlechip zijn samen verpakt en soortgelijke technologie is sinds de iPhone 5 toegepast.

RFPA-module. RFPA in mobiele telefoons is de meest gebruikte vorm van SiP. De iPhone 6S is daarop geen uitzondering. In de iPhone 6S zitten meerdere RFPA-chips, die allemaal SiP gebruiken.

Volgens de gewoonte van Apple zullen alle volwassen technologieën worden doorgegeven aan de volgende generatie. Wij zijn van mening dat de aankomende Apple iPhone 7 meer gebruik zal maken van SiP-technologie, terwijl de toekomstige iPhone 7s en iPhone 8 uitgebreider zullen zijn en in grotere mate gebruik zullen maken van SiP-technologie. om de interne ruimte te comprimeren.

SIP-pakketformulier

De SIP-verpakkingstechnologie maakt gebruik van een verscheidenheid aan kale chips of modules die moeten worden gerangschikt en geassembleerd. Als de opstelling wordt onderscheiden, kan deze grofweg worden verdeeld in een platte 2D-verpakking en een 3D-verpakkingsstructuur. Vergeleken met 2D-verpakkingen kan het gebruik van gestapelde 3D-verpakkingstechnologie het aantal gebruikte wafers of modules vergroten, waardoor het aantal lagen waarin wafers in verticale richting kunnen worden geplaatst toeneemt, en het functionele integratievermogen van SIP-technologie verder wordt verbeterd. De interne verbindingstechnologie kan bestaan ​​uit eenvoudige draadverbinding (Wire Bonding), of flip-chip bonding (Flip Chip), of een combinatie van beide.

Op basis van het huidige SIP-ontwerptype en structuuronderscheid in de sector kan SIP in drie categorieën worden verdeeld.

2D SIP

Bij dit type verpakking worden de chips één voor één in een tweedimensionale modus verpakt in een verpakkingslichaam op hetzelfde verpakkingssubstraat.

Gestapelde SIP's

Dit type verpakking is een pakket dat twee of meer chipstacks fysiek in één pakket integreert.

3D SIP

Dit type verpakking is gebaseerd op 2D-verpakkingen, waarbij meerdere chips, verpakte chips, multi-chips en zelfs wafers worden gestapeld en met elkaar verbonden om een ​​driedimensionaal pakket te vormen. Deze structuur wordt ook wel gestapelde 3D-verpakking genoemd.

Bovendien kan, naast de 2D- en 3D-verpakkingsstructuren, ook de methode voor het integreren van componenten op een multifunctioneel substraat worden toegepast - verschillende componenten worden ingebed in het multifunctionele substraat om het doel van functionele integratie te bereiken. Verschillende chipopstellingen, gecombineerd met verschillende interne bondingtechnologieën, zorgen ervoor dat het SIP-pakket een verscheidenheid aan combinaties vormt en kan worden aangepast of flexibel worden geproduceerd volgens de behoeften van klanten of producten.

Technische problemen van SIP

De reguliere verpakkingsvorm van SIP is BGA, maar dit betekent niet dat u de SIP-technologie beheerst met traditionele, geavanceerde verpakkingstechnologie.

Voor het circuitontwerp zal het driedimensionale chippakket meerdere die-stacks hebben, een dergelijk complex pakketontwerp zal veel problemen met zich meebrengen: zoals de integratie van meerdere chips in één pakket, hoe de chips moeten worden gestapeld; Laagsubstraat, het is moeilijk om sporen te routeren met traditionele gereedschappen; er zijn ook problemen zoals de afstand tussen sporen, ontwerp van gelijke lengte en ontwerp van differentiële paren.  

Bovendien zal, met de toename van de modulecomplexiteit en de toename van de werkfrequentie (klokfrequentie of draaggolffrequentie), de moeilijkheidsgraad van het systeemontwerp blijven toenemen. Naast de nodige ontwerpervaring is ook de numerieke simulatie van systeemprestaties essentieel. ontwerp koppeling.