Paket içi sistem (SIP) teknolojisi 1990'ların başından günümüze kadar önerilmiştir. On yıldan fazla süren gelişimden sonra akademi ve endüstri tarafından geniş çapta kabul görmüş ve elektronik teknolojisi araştırmalarında yeni sıcak noktalardan biri ve teknik uygulamaların ana yönlerinden biri haline gelmiştir. Ayrıca elektronik teknolojisinin gelecekteki gelişim yönünü temsil ettiğine inanıyor. SIP paketleme teknolojisinin önemli bir parçası olan SIP paketleme teknolojisi, yıllar içinde sürekli yenilik konusunda büyük ilerleme kaydetmiş ve yavaş yavaş ilgili teknoloji endüstrileriyle ilgilenmeye değer kendi teknik sistemini oluşturmuştur. Teknisyenler ve akademisyenler araştırma ve çalışma yürütürler. Paketleme teknolojisi perspektifinden bakıldığında makale, SIP paketleme üretimini ayrıntılı olarak tanıtıyor ve aynı zamanda sürecin kilit noktalarını da ayrıntılı olarak tartışıyor.

Uluslararası Yarı İletken Rota Organizasyonu'nun (ITRS) tanımına göre: SiP, belirli bir hedefe ulaşmak için farklı işlevlere sahip birden fazla aktif elektronik bileşeni ve isteğe bağlı pasif cihazların yanı sıra MEMS veya optik cihazlar gibi diğer cihazları tercihen bir araya getiren tek bir cihazdır. işlev. Bir sistemi veya alt sistemi oluşturan standart paketler.

Mimari açıdan SiP, temelde tam bir işlev elde etmek amacıyla işlemciler, bellek ve diğer işlevsel yongalar dahil olmak üzere çeşitli işlevsel yongaları tek bir pakette birleştirir. SOC'ye (çip üzerindeki sistem) karşılık gelir. Aradaki fark, paket içi sistemin farklı çiplerin yan yana kullanıldığı veya istiflendiği bir paketleme yöntemi olması, SOC'nin ise oldukça entegre bir çip ürünü olmasıdır.

1.1. Daha Fazla Moore VS Moore'dan Daha Fazlası —— SoC ve SiP Karşılaştırması

SiP, Moore Yasasının ötesinde önemli bir gerçekleştirme yoludur. Tanınmış Moore Yasası şu ana kadar gelişti, nereye gidiyor? Sektörde iki yol var: Biri Moore Yasasına uygun olarak gelişmeye devam etmek. Bu yolu izleyen ürünler arasında CPU, bellek, mantık cihazları vb. yer alıyor. Bu ürünler tüm pazarın %50'sini oluşturuyor. Diğeri ise Moore Yasasını aşan Moore'dan Daha Fazlası rotasıdır. Çiplerin gelişimi, körü körüne güç tüketiminin azaltılması ve performansın iyileştirilmesi arayışından, pazarın ihtiyaçlarını karşılama konusunda daha pragmatik bir yaklaşıma doğru kaymıştır. Bu alandaki ürünler arasında analog/RF cihazları, pasif cihazlar, güç yönetimi cihazları vb. yer alır ve pazarın yaklaşık geri kalan %50'sini oluşturur.

Bu iki yol için iki ürün doğdu: SoC ve SiP. SoC, düşmeye devam eden Moore Yasasının ürünüdür ve SiP, Moore Yasasının ötesine geçmek için önemli bir yoldur. Her ikisi de sistemlerin çip seviyesinde minyatürleştirilmesini ve minyatürleştirilmesini sağlayan ürünlerdir.

SoC ve SIP, her ikisinin de mantık bileşenlerini, bellek bileşenlerini ve hatta pasif bileşenleri içeren bir sistemi tek bir birimde entegre etmesi açısından çok benzerdir. SoC, sistemin ihtiyaç duyduğu bileşenleri tek bir çipte entegre etmek anlamına gelen tasarım açısındandır. SiP, paketleme açısından farklı yongaların yan yana veya istiflendiği ve farklı işlevlere ve isteğe bağlı pasif cihazlara sahip birden fazla aktif elektronik bileşenin yanı sıra MEMS veya optik cihazlar gibi diğer cihazların tercihen bir araya getirildiği bir paketleme yöntemidir. . , belirli bir işlevi uygulayan tek bir standart paket.

Entegrasyon açısından genel olarak SoC yalnızca AP gibi mantık sistemlerini entegre ederken SiP, AP + mobil DDR'yi entegre eder. Bir dereceye kadar SIP=SoC+DDR. Gelecekte entegrasyon giderek yükseldikçe emmc'nin de SiP'ye entegre edilmesi muhtemeldir.

Ambalaj geliştirme perspektifinden bakıldığında SoC, elektronik ürünlerin hacim, işlem hızı veya elektriksel özellikler açısından gereksinimleri nedeniyle gelecekteki elektronik ürün tasarımının anahtarı ve geliştirme yönü olarak oluşturulmuştur. Ancak son yıllarda SoC üretiminin artan maliyeti ve sık sık yaşanan teknik engeller nedeniyle SoC'nin geliştirilmesi bir darboğazla karşı karşıya kalmış ve SiP'nin geliştirilmesine endüstri tarafından giderek daha fazla ilgi gösterilmeye başlanmıştır.

1.2. SiP - Moore Yasasının ötesindeki kaçınılmaz seçim yolu

Moore Yasası çip performansında sürekli iyileşme sağlar. Hepimizin bildiği gibi Moore Yasası yarı iletken endüstrisinin gelişimi için "İncil"dir. Silikon bazlı yarı iletkenlerde, transistörlerin özellik boyutu yarıya indirilir ve performans her 18 ayda bir ikiye katlanır. Performans artışının yanı sıra maliyet düşüşü de sağlar, bu da yarı iletken üreticilerinin yarı iletken özellik boyutunun küçültülmesini gerçekleştirmek için yeterli motivasyona sahip olmalarını sağlar. Bunlar arasında işlemci yongaları ve bellek yongaları Moore Yasasına en çok uyan iki tür yongadır. Intel'i örnek alırsak, her nesil ürün Moore Yasasına mükemmel şekilde uyar. Çip düzeyinde Moore Yasası performansın sürekli ilerlemesini teşvik eder.

PCB kartı Moore Yasasına uymaz ve tüm sistemin performansının iyileştirilmesinde bir darboğazdır. Çip boyutunun sürekli küçülmesine karşılık olarak PCB kartı yıllar içinde pek değişmedi. Örneğin, PCB anakartlarının standart minimum çizgi genişliği on yıl önce 3 mil (yaklaşık 75 um) idi ve bugün hala 3 mil, çok az gelişme var. Sonuçta PCB'ler Moore Yasasına uymuyor. PCB'nin sınırlaması nedeniyle tüm sistemin performans iyileştirmesinde bir darboğaz oluştu. Örneğin PCB iz genişliği değişmediği için işlemci ile bellek arasındaki kablolama yoğunluğu da aynı kalıyor. Yani işlemci ve bellek paketinin boyutu değişmeden işlemci ile bellek arasındaki kablo sayısı önemli ölçüde değişmeyecektir. Bellek bant genişliği, bellek arabirimi bit genişliğinin bellek arabirimi çalışma frekansıyla çarpımına eşittir. Bellek çıkışı bit genişliği, işlemci ile bellek arasındaki bağlantı sayısına eşittir. Son on yılda PCB kartı teknolojisinin sınırlaması nedeniyle 64bit değişmedi. Bu nedenle bellek bant genişliğini artırmak istiyorsanız yalnızca bellek arayüzünün çalışma frekansını artırabilirsiniz. Bu, tüm sistemin performans gelişimini sınırlar.

SIP, sistemin prangalarını çözmede kazanan ve kaybedendir. PCB'nin doğal eksikliklerinden kaynaklanan sistem performansını çözebilecek taşıyıcı çipler arasındaki bağlantı arasında taşıyıcı olarak PCB kartını kullanmak yerine, sistem düzeyinde bir çip oluşturmak için birden fazla yarı iletken çipi ve pasif cihazı aynı çipte kapsülleyin kendisi. darboğazlarla karşılaşabilirsiniz. Örnek olarak işlemcileri ve bellek yongalarını alın; çünkü paketteki sistemdeki dahili kablolamanın yoğunluğu, PCB kablolamanınkinden çok daha yüksek olabilir, böylece PCB hatlarının geniş bantından kaynaklanan sistem darboğazını çözebilirsiniz. Örneğin, bellek çipi ve işlemci çipi açık delikler aracılığıyla birbirine bağlanabildiği için artık PCB hat genişliği ile sınırlı değildir, böylece veri bant genişliği arayüz bant genişliğinde geliştirilebilir.

SiP'in çipleri bir araya getirmekten daha fazlası olduğuna inanıyoruz. SiP ayrıca kısa geliştirme döngüsünün avantajlarına da sahiptir; daha fazla fonksiyon; daha düşük güç tüketimi, daha iyi performans, daha düşük maliyet fiyatı, daha küçük boyut ve daha hafif ağırlık. Özet şu şekildedir:

SiP Süreç Analizi

SIP paketleme işlemi, çip ile alt tabaka arasındaki bağlantı yöntemine göre tel bağlama paketleme ve flip-chip bağlama olarak ikiye ayrılabilir.

2.1. Tel bağlama paketleme işlemi

Tel yapıştırma paketleme işleminin ana süreci aşağıdaki gibidir:

Gofret → Gofret İnceltme → Gofret Kesme → Kalıp Bağlama → Tel Bağlama → Plazma Temizleme → Sıvı Kapsülleme Saksı → Lehim Bilyası Düzeneği → Yeniden Akış Lehimleme → Yüzey Markalama → Ayırma → Son Muayene → Test → Paketleme.

• gofret inceltme

Gofret inceltme, gofretin ambalajlamaya uygun bir seviyeye kadar inceltilmesi için gofretin arkasından mekanik veya kimyasal mekanik (CMP) taşlama anlamına gelir. Gofretin boyutu büyüdükçe, gofretin mekanik mukavemetini arttırmak ve işleme sırasında deformasyonu ve çatlamayı önlemek amacıyla kalınlığı da arttırılmaktadır. Ancak sistemin hafif, ince ve kısa olması yönünde gelişmesiyle birlikte çip paketleme sonrası modülün kalınlığı gittikçe inceliyor. Bu nedenle, talaş montajının gerekliliklerini karşılamak için, paketlemeden önce gofretin kalınlığının kabul edilebilir bir seviyeye düşürülmesi gerekir.

• Gofret kesme

Gofret inceltildikten sonra küp küp doğranabilir. Eski küp küp doğrama makineleri manuel olarak çalıştırılıyordu ve artık genel küp küp doğrama makineleri tamamen otomatiktir. Gofretin kısmen çizilmesi veya tamamen bölünmesi olsun, az sayıda talaş ve çatlakla düzgün kenarlar çizdiği için şu anda bir testere bıçağı kullanılmaktadır.

• kalıp eklemek

Doğranmış talaşlar çerçevenin orta pedlerine monte edilir. Pedin boyutu çipin boyutuna uygun olmalıdır. Pedin boyutu çok büyükse, kurşun açıklığı çok büyük olacak ve transfer kalıplama işlemi sırasında akışın oluşturduğu stres nedeniyle kurşun bükülecek ve talaş yer değiştirecektir. Montaj yöntemi alt tabakaya yumuşak lehim (Pb-Sn alaşımı, özellikle Sn içeren alaşıma atıfta bulunarak), Au-Si ötektik alaşımı vb. ile lehimlenebilir. Plastik ambalajlarda en yaygın kullanılan yöntem polimer yapıştırıcı kullanmaktır. Yapıştırıcı metal çerçeveye yapıştırılmıştır.

• tel yapıştırma

Plastik ambalajda kullanılan kurşun esas olarak altın teldir ve çapı genellikle 0.025 mm ~ 0.032 mm'dir. Kurşunun uzunluğu genellikle 1.5 mm ila 3 mm arasındadır ve arkın yüksekliği, çipin bulunduğu düzlemden 0.75 mm daha yüksek olabilir.

Bağlama teknikleri arasında termokompresyon kaynağı, termosonik kaynak vb. yer alır. Bu tekniklerin avantajları, küresel oluşumun kolaylığı (yani lehim topu teknolojisi) ve altın tel oksidasyonunun önlenmesidir. Maliyetleri azaltmak amacıyla, altın tel bağlamanın yerine alüminyum, bakır, gümüş, paladyum vb. gibi diğer metal tellerin kullanılması üzerinde de çalışılmaktadır. Sıcak basınçlı kaynağın koşulu, iki metal yüzeyin yakın temas halinde olması ve iki metalin birbirine bağlanmasını sağlamak için zaman, sıcaklık ve basıncın kontrol edilmesidir. Pürüzlü yüzey (düzensiz), oksit tabakası oluşumu veya kimyasal kirlenme, nem emilimi vb. bağlanma etkisini etkileyecek ve yapışma mukavemetini azaltacaktır. Termokompresyon kaynağının sıcaklığı 300°C~400°C'dir ve süre genellikle 40ms'dir (genellikle, ayrıca bağlama konumunu bulma gibi prosedürler, bağlama hızı saniyede iki teldir). Ultrasonik kaynağın avantajı, yüksek sıcaklıktan kaçınabilmesidir, çünkü kaynak için gereken enerjiyi sağlamak için 20kHz ~ 60kHz ultrasonik titreşim kullanır, böylece kaynak sıcaklığı düşürülebilir. Birleştirme için ısı ve ultrasonik enerjinin eş zamanlı kullanımına termosonik kaynak denir. Termokompresyon kaynağı ile karşılaştırıldığında, termosonik kaynağın en büyük avantajı, birleştirme sıcaklığını 350°C'den yaklaşık 250°C'ye düşürmesidir (bazı insanlar 100°C~150°C koşullarının kullanılabileceğini düşünür), bu da büyük ölçüde azaltılabilir. alüminyum ped üzerindeki bağlanma sıcaklığı. Devre parametresi kaymasını azaltırken cihazın ömrünü uzatan Au-Al intermetalik bileşikler oluşturma imkanı. Tel bağlamadaki gelişme esas olarak daha ince ve daha ince paketlere duyulan ihtiyaçtan kaynaklanmaktadır; bazı ultra ince paketler yalnızca yaklaşık 0.4 mm'dir. Bu nedenle, kurşun döngüsü (ilmek) genel 200 μm~300 μm'den 100 μm~125 μm'ye düşürülür, böylece kurşun gerilimi çok büyük ve çok sıkı olur. Ek olarak, alt tabaka üzerindeki tel pedlerin çevresinde genellikle iki adet halka şeklinde güç/topraklama kablosu bulunur. Altın telin yapıştırma sırasında kısa devre yapmasını önlemek için minimum boşluk > 625 μm olmalı ve bağlama teli yüksek doğrusallığa sahip olmalıdır. derece ve iyi bir yay.

• Plazma temizliği

Temizlemenin önemli işlevlerinden biri, bir Si substratı üzerinde bir Au filminin biriktirilmesi ve hidrokarbonların ve diğer kirletici maddelerin yüzeyinin Au'nun yapışmasını önemli ölçüde artıran Ar plazması ile işlenmesi gibi filmin yapışmasını iyileştirmektir. Plazma işleminden sonra substratın yüzeyi, çözeltiyle giderilebilen, florür içeren gri bir madde tabakası bırakacaktır. Eş zamanlı temizlik aynı zamanda yüzey yapışmasını ve ıslanmasını iyileştirmeye de yardımcı olur.

• Sıvı sızdırmazlık maddesi saksısı

Çip monteli ve telle bağlı çerçeve bandını kalıba yerleştirin, kalıplama bileşiğinin önceden oluşturulmuş bloğunu bir ön ısıtma fırınında ısıtın (ön ısıtma sıcaklığı 90°C ila 95°C arasındadır) ve ardından transfere koyun. kalıplama makinesinin transfer tankında. Transfer kalıplama pistonunun basıncı altında, kalıplama bileşiği yolluk içine ekstrüde edilir ve geçit yoluyla kalıp boşluğuna enjekte edilir (kalıp sıcaklığı işlem boyunca yaklaşık 170°C ila 175°C arasında tutulur). Kalıplama bileşiği kalıpta hızla katılaşır ve bir süre basınçta tutulduktan sonra modül belirli bir sertliğe ulaşır ve ardından modül ejektör pimi ile dışarı atılarak kalıplama işlemi tamamlanır. Çoğu kalıplama bileşiği için, kalıpta birkaç dakika basınç tutulduktan sonra modül, dışarı çıkmaya izin verecek kadar sertleşir, ancak polimerin sertleşmesi (polimerizasyonu) tam olarak tamamlanmaz. Malzemenin polimerizasyon derecesi (kürlenme derecesi), malzemenin cam geçiş sıcaklığını ve termal stresini güçlü bir şekilde etkilediğinden, malzemenin stabil bir duruma ulaşması için tamamen kürlenmesini teşvik etmek çok önemlidir; bu durumun iyileştirilmesi çok önemlidir. cihazın güvenilirliği ve kürleme sonrası kalıplama bileşiğini iyileştirmektir. Polimerizasyon derecesi için gerekli işlem adımları, genel kürleme sonrası koşullar 170 ℉ ~ 175 ℉, 2 saat ~ 4 saattir.

• Sıvı sızdırmazlık maddesi saksısı

Şu anda endüstride kullanılan iki bilye montaj yöntemi vardır: "lehim pastası" + "lehim topu" ve "flux pastası" + "lehim topu". "Lehim pastası" + "teneke bilya" montaj yöntemi, sektördeki en iyi standart bilya montaj yöntemi olarak kabul edilmektedir. Bu yöntemle yerleştirilen topların kaynaklanabilirliği ve parlaklığı iyidir ve kalay eritme işlemi sırasında lehim topu kayması olgusu meydana gelmez. Kontrol edilmesi daha kolaydır. Spesifik yöntem, önce lehim pastasını BGA pedine basmak ve ardından belirli bir boyutta lehim topları eklemek için bir bilye montaj makinesi veya serigrafi kullanmaktır. Bu sırada lehim pastasının görevi kalay üzerine yapışmaktır. Isıtma sırasında, lehim toplarının temas yüzeyi daha büyüktür, böylece lehim topları daha hızlı ve daha kapsamlı bir şekilde ısıtılır, böylece lehim topları eritildikten sonra pedlerle daha iyi lehimlenebilirliğe sahip olur ve sanal lehimleme olasılığını azaltır.

• yüzey işaretleme

İşaretleme, esas olarak tanımlama ve izlenebilirlik amacıyla, üretici bilgileri, ülke, cihaz kodu vb. bilgileri içeren, paketlenmiş modülün üst yüzeyine basılan silinmez ve net harfler ve logolardır. Kodlamanın birçok yolu vardır; bunların arasında en sık kullanılanı, mürekkepli baskı ve lazer baskıyı içeren kodlama yöntemidir.

• ayrı

Üretim verimliliğini artırmak ve malzemelerden tasarruf etmek için SIP montaj çalışmalarının çoğu, kalıplama ve test süreci tamamlandıktan sonra ayrı cihazlara bölünen dizi kombinasyonu biçiminde gerçekleştirilir. Bölme, kesme veya damgalama yoluyla yapılabilir. Testereleme işlemi daha esnektir ve pek çok özel alet gerektirmez. Damgalama işlemi daha yüksek üretim verimliliğine ve daha düşük maliyete sahiptir ancak özel aletlerin kullanılmasını gerektirir.

2.2. Flip-chip kaynak işlemi

Tel bağlama işlemiyle karşılaştırıldığında flip chip işleminin aşağıdaki avantajları vardır:

(1) Flip-chip kaynak teknolojisi, tel bağlama pedlerinin merkez mesafe sınırı sorununun üstesinden gelir;

(2) Çipin güç/toprak dağıtım tasarımında elektronik tasarımcılara daha fazla kolaylık sağlar;

(3) Ara bağlantı uzunluğunu kısaltarak ve RC gecikmesini azaltarak, yüksek frekanslı ve yüksek güçlü cihazlar için daha eksiksiz bir sinyal sağlar;

(4) Mükemmel termal performans, çipin arkasına bir radyatör takılabilir;

(5) Yüksek güvenilirlik, dolgu maddesinin talaşın altındaki etkisi nedeniyle paketin yorulma ömrü artar;

(6) Tamiri kolaydır.

Aşağıda flip chip bağlamanın işlem akışı verilmiştir (tel bağlamayla aynı süreç ayrı olarak açıklanmayacaktır): levha → ped yeniden dağıtımı → levha inceltme, çarpma yapma → levha kesme → çevirerek talaş bağlama, Eksik Doldurma → Kapsülleme → Lehim Toplarının Montajı → Yeniden Akıtma Lehimleme → Yüzey İşaretleme → Ayırma → Son Muayene → Test → Paketleme.

• Ped Yeniden Dağıtımı

Kurşun aralığını arttırmak ve flip-chip bağlama işleminin gereksinimlerini karşılamak için çipin uçlarının yeniden dağıtılması gereklidir.

• tümsekler yapmak

Pedin yeniden dağıtımı tamamlandıktan sonra çip üzerindeki pedlere tümseklerin eklenmesi gerekir. Lehim yumru üretim teknikleri elektrokaplama, elektriksiz kaplama, buharlaştırma, bilye yerleştirme ve lehim pastası baskısı olabilir. Şu anda, elektrokaplama yöntemi hala en yaygın kullanılan yöntemdir ve bunu lehim pastası baskı yöntemi takip etmektedir.

• Flip-chip bağlama, yetersiz doldurma

Lehim tümsekleri tüm çip bağlama yüzeyi üzerinde ızgara dizisi şeklinde düzenlendikten sonra çip, paket alt tabakası üzerine ters bir şekilde monte edilir ve alt tabaka üzerindeki tümsekler ve pedler aracılığıyla elektrik bağlantısı sağlanır. WB ve TAB. bağlantı yöntemi. Flip-chip bağlamadan sonra, çip ile alt tabaka arasına epoksi reçine doldurulması, tümseklere uygulanan termal gerilimi ve mekanik gerilimi azaltabilir ve dolgusuz duruma kıyasla güvenilirliği 1 ila 2 kat artırabilir.

SiP - uygulamalar için

3.1. Ana uygulama alanları

SiP'nin uygulama alanı oldukça geniş olup başlıca şunları kapsamaktadır: kablosuz iletişim, otomotiv elektroniği, tıbbi elektronik, bilgisayarlar, vb.

En yaygın kullanılan kablosuz iletişim alanıdır. SiP'in kablosuz iletişim alanında uygulanması en eski ve aynı zamanda en yaygın kullanılan alandır. Kablosuz iletişim alanında işlevsel iletim verimliliği, gürültü, hacim, ağırlık ve maliyet gereksinimleri giderek artıyor ve kablosuz iletişimin düşük maliyetli, taşınabilir, çok işlevli ve yüksek performans yönünde gelişmesine zorluyor. SiP, mevcut çekirdek kaynakların ve yarı iletken üretim süreçlerinin avantajlarını birleştiren, maliyetleri azaltan ve pazara sürüm süresini kısaltan, aynı zamanda SOC'deki süreç uyumluluğu, sinyal karıştırma, gürültü girişimi ve elektromanyetik girişim gibi zorlukların üstesinden gelen ideal bir çözümdür. Cep telefonundaki radyo frekansı güç amplifikatörü, tamamen SiP'de çözülen radyo frekansı güç amplifikatörü, güç kontrolü ve alıcı-verici anahtarının işlevlerini entegre eder.

Otomotiv elektroniği SiP için önemli bir uygulama senaryosudur. Otomotiv elektroniğinde SiP uygulamaları giderek artıyor. Örnek olarak motor kontrol ünitesini (ECU) ele alırsak, ECU bir mikroişlemci (CPU), bellek (ROM, RAM), giriş/çıkış arayüzü (I/O), analog-dijital dönüştürücüden (A/D) oluşur. yanı sıra büyük Ölçekli entegre devre bileşimi. Farklı çip türlerinin farklı süreçleri vardır. Şu anda SiP, çipleri eksiksiz bir kontrol sistemine entegre etmek için sıklıkla kullanılıyor. Ayrıca otomobillerde kilitlenme önleyici fren sistemi (ABS), yakıt enjeksiyon kontrol sistemi, hava yastığı elektronik sistemi, direksiyon kontrol sistemi, lastik düşük basınç alarm sistemi ve diğer ünitelerde SiP kullanımı da artıyor. Ayrıca SIP teknolojisi hızla gelişen araç içi ofis sistemleri ve eğlence sistemlerinde de başarıyla uygulanmıştır.

Tıbbi elektronikler, işlevsellik ve uzun ömürlülükle birlikte güvenilirlik ve küçük boyutun bir kombinasyonunu gerektirir. Bu alandaki tipik uygulamalar kapsül endoskopları gibi vücuda yerleştirilebilir elektronik tıbbi cihazlardır. Endoskop, bir optik lens, bir görüntü işleme çipi, bir radyo frekansı sinyal vericisi, bir anten ve bir pilden oluşur. Görüntü işleme çipi dijital bir çiptir, radyo frekansı sinyal vericisi analog bir çiptir ve anten pasif bir cihazdır. Bu cihazları bir SiP'de bir araya getirmek, performans ve minyatürleştirme gereksinimlerini mükemmel şekilde karşılar.

SiP'nin bilgisayar alanında uygulanması esas olarak işlemci ve belleğin bir araya getirilmesinden kaynaklanmaktadır. GPU'yu örnek alırsak, genellikle grafik hesaplama çipi ve SDRAM içerir. İki paketleme yöntemi aynı değildir. Grafik bilgi işlem, SDRAM için uygun olmayan, standart bir plastik top dizili çoklu çip paketinde paketlenmiştir. Bu nedenle iki tip çipi ayrı ayrı paketleyip daha sonra SiP şeklinde birlikte paketlemek gerekiyor.

SiP'in diğer tüketici elektroniğinde de birçok uygulaması vardır. Buna ISP (görüntü işleme çipi), Bluetooth çipi vb. dahildir. ISP, dijital kameraların, tarayıcıların, kameraların, oyuncakların ve diğer elektronik ürünlerin temel cihazıdır. Optik sinyalleri fotoelektrik dönüşüm yoluyla dijital sinyallere dönüştürür ve ardından görüntü işleme, görüntüleme ve depolamayı gerçekleştirir. Görüntü sensörleri, CCD, CMOS görüntü sensörleri, temaslı görüntü sensörleri, yük yükleme cihazları, optik diyot dizileri, amorf silikon sensörler vb. gibi bir dizi farklı türde bileşen içerir. SiP teknolojisi şüphesiz ideal bir paketleme teknolojisi çözümüdür.

Bluetooth sistemi genel olarak bir kablosuz kısım, bir bağlantı kontrol kısmı, bir bağlantı yönetimi destek kısmı ve bir ana terminal arayüzünden oluşur. SiP teknolojisi, pazarın ihtiyaçlarını karşılamak için Bluetooth'u giderek daha küçük hale getirebilir ve böylece Bluetooth teknolojisinin uygulanmasını güçlü bir şekilde teşvik edebilir. SiP, Bluetooth kablosuz teknolojisi işlevselliğini ultra küçük bir pakette entegre etmek için gereken tüm bileşenleri (radyo, temel bant işlemcisi, ROM, filtreler ve diğer ayrı bileşenler) tamamlar.

Elektronik ürünler yüksek performans, minyatürleştirme, çok çeşitli ve küçük parti özelliklerine sahiptir. SiP teknolojisi elektroniğin uygulama gereksinimlerine uygundur, bu nedenle bu teknik alanda geniş bir uygulama pazarına ve geliştirme beklentilerine sahiptir. 

3.2.SiP - Akıllı Telefonlara Özel

Cep telefonlarının incelmesi ve hafiflemesi SiP'e olan talebin artmasını da beraberinde getirdi. Cep telefonları SiP paketleme alanında en büyük pazardır. Akıllı telefonlar incelip hafifledikçe SiP'e olan talep de doğal olarak artacak. 2011'den 2015'e kadar çeşitli markaların cep telefonlarının kalınlığı sürekli olarak azaltıldı. İnceltme, doğal olarak, birleştirilmiş bileşenlerin kalınlığı konusunda giderek daha yüksek gereksinimlere sahiptir. iPhone 6'ları örnek alırsak PCB kullanımı büyük ölçüde azaltıldı ve birçok çip bileşeni SiP modüllerinde uygulanacak. iPhone 8 söz konusu olduğunda Apple'ın SiP kullanan ilk cep telefonu olabilir. Bu, bir yandan iPhone 8'in daha ince ve daha hafif yapılabileceği, diğer yandan daha güçlü kameralar, hoparlörler ve piller gibi diğer işlevsel modüller için daha fazla alan olacağı anlamına geliyor.

Apple ürünlerinden SiP uygulamalarına bakın. Apple, SiP uygulamaları konusunda son derece iyimser bir şirket. Apple daha önce Apple Watch'ta SiP ambalajını kullanmıştı.

Saatlerin yanı sıra Apple cep telefonlarında kullanılan SiP'lerin sayısı da giderek artıyor. Listelenenler: dokunmatik çip, parmak izi tanımlama çipi, RFPA vb.

çipe dokunun. Iphone6'da sırasıyla Broadcom ve TI tarafından sağlanan iki dokunmatik çip bulunurken, 6S'de SiP paketini gerçekleştirmek için ikisi aynı pakette mühürlendi. Gelecekte TDDI'nın tamamı daha da kapsüllenecek. iPhone 3'larda yeni nesil 6D Touch teknolojisi gösterildi. Dokunma algılama algılaması, yalıtım malzemesi kabuğuna nüfuz edebilir ve farklı işlevleri gerçekleştirmek için insan parmağının getirdiği voltaj değişimini tespit ederek insan parmağının dokunma hareketini değerlendirebilir. Dokunmatik çip, temas noktasının voltaj değerini toplamak, bu elektrot voltaj sinyallerini işlendikten sonra koordinat sinyallerine dönüştürmek ve kontrol işlevini gerçekleştirmek için cep telefonunu koordinat sinyallerine göre ilgili işlevlere yanıt verecek şekilde kontrol etmektir. 3D Touch'ın ortaya çıkışı, dokunmatik modülün işleme kapasitesi ve performansı için daha yüksek gereksinimleri ortaya çıkardı. Karmaşık yapısı, dokunmatik çipin SiP ile birleştirilmesini gerektirir ve dokunsal geri bildirim işlevi, kullanım kolaylığını artırır.

Parmak izi tanıma da bir SiP paketi kullanıyor. Sensör ve kontrol çipi birlikte paketlenmiştir ve iPhone 5'ten bu yana benzer teknoloji benimsenmiştir.

RFPA modülü. Cep telefonlarındaki RFPA, SiP'nin en yaygın kullanılan şeklidir. iPhone 6S bir istisna değildir. iPhone 6S'de tamamı SiP kullanan birden fazla RFPA çipi bulunmaktadır.

Apple'ın alışkanlığı gereği olgunlaşan tüm teknolojiler gelecek nesillere aktarılacak. Gelecek Apple iPhone 7'nin SiP teknolojisini daha fazla benimseyeceğini, gelecekteki iPhone 7s ve iPhone 8'in ise daha kapsamlı olacağını ve SiP teknolojisini daha fazla kullanacağını düşünüyoruz. iç alanı sıkıştırmak için.

SIP paketi formu

SIP paketleme teknolojisi, düzenlenecek ve birleştirilecek çeşitli çıplak yongaları veya modülleri benimser. Düzenleme ayırt edilirse kabaca düz 2 boyutlu ambalaj ve 3 boyutlu ambalaj yapısına bölünebilir. 2D paketlemeyle karşılaştırıldığında istiflenmiş 3D paketleme teknolojisinin kullanımı, kullanılan levha veya modül sayısını artırabilir, böylece levhaların dikey yönde yerleştirilebileceği katmanların sayısı artabilir ve SIP teknolojisinin işlevsel entegrasyon kapasitesi daha da geliştirilebilir. Dahili bağlama teknolojisi, basit tel bağlama (Tel Bağlama) veya flip chip bağlama (Flip Chip) veya ikisinin bir kombinasyonu olabilir.

Mevcut endüstri SIP tasarım türü ve yapısı ayrımına göre SIP üç kategoriye ayrılabilir.

2D SIP

Bu tip ambalajlama, talaşların aynı ambalaj alt tabakası üzerindeki bir ambalaj gövdesinde iki boyutlu modda tek tek paketlenmesidir.

Yığılmış SIP'ler

Bu tip paketleme, iki veya daha fazla yonga yığınını fiziksel olarak tek bir pakette birleştiren bir pakettir.

3D SIP

Bu tip ambalajlama 2 boyutlu paketlemeye dayanır ve çoklu çipler, paketlenmiş cipsler, çoklu çipler ve hatta gofretler üç boyutlu bir paket oluşturacak şekilde istiflenir ve birbirine bağlanır. Bu yapıya yığılmış 3D paketleme de denir.

Ek olarak, 2D ve 3D paketleme yapılarına ek olarak, bileşenleri çok işlevli bir alt tabaka üzerine entegre etme yöntemi de benimsenebilir - işlevsel entegrasyon amacına ulaşmak için çok işlevli alt tabakaya farklı bileşenler gömülür. Farklı dahili birleştirme teknolojileriyle birleştirilmiş farklı çip düzenlemeleri, SIP paketinin çeşitli kombinasyonlar oluşturmasını sağlar ve müşterilerin veya ürünlerin ihtiyaçlarına göre özelleştirilebilir veya esnek bir şekilde üretilebilir.

SIP'in Teknik Zorlukları

SIP'in ana paketleme biçimi BGA'dır ancak bu, geleneksel gelişmiş paketleme teknolojisiyle SIP teknolojisinde uzmanlaştığınız anlamına gelmez.

Devre tasarımı için, üç boyutlu çip paketi birden fazla kalıp yığınına sahip olacaktır; bu tür karmaşık bir paket tasarımı birçok sorunu beraberinde getirecektir: birden fazla çipin tek bir pakete entegrasyonu, çiplerin nasıl istifleneceği gibi; Alt tabakayı katmanlayarak izleri geleneksel araçlarla yönlendirmek zordur; izler arasındaki boşluk, eşit uzunlukta tasarım ve diferansiyel çift tasarımı gibi sorunlar da vardır.  

Ayrıca modül karmaşıklığının artması ve çalışma frekansının (saat frekansı veya taşıyıcı frekansı) artmasıyla birlikte sistem tasarımının zorluğu da artmaya devam edecektir. Gerekli tasarım deneyimine ek olarak sistem performansının sayısal simülasyonu da önemlidir. tasarım bağlantısı.