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為什么需要封裝設(shè)計(jì)?

2023/03/13
1310
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做過封裝設(shè)計(jì),做過PCB板級的設(shè)計(jì),之前和網(wǎng)友有過交流,問題是:為什么要封裝設(shè)計(jì)?信號完整性體系從大的方面來看:芯片級->封裝級->板級。

能不能直徑把IC,就是不經(jīng)過封裝設(shè)計(jì),可以理解為晶圓Die直接放到PCB板,來實(shí)現(xiàn)信號的連接?

這里面需要注意兩個問題:

①外界環(huán)境的影響,比如溫度、濕度,以及物理受力等,這些對晶圓的性能會產(chǎn)生很大影響,這個如何解決?

②芯片里有大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integration Circuit, VLSI),有成千上萬的晶體管組成,比如晶體三極管有源極、漏極、柵極三個引腳,如何將這些引腳引線到PCB板上?

封裝設(shè)計(jì)做什么?就是為了解決這些問題,實(shí)現(xiàn)信號更好地互連。

外部環(huán)境的問題,解決的方案是:將晶圓放到基板上,裸片的引腳通過內(nèi)部連接與基板互連,通過后道塑封將其封裝好后,基板再通過外部連接與外部PCB主板互連,這樣就實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外界的連接。

引腳的問題,比如晶體管的三極,柵極和漏極通過封裝互連的相關(guān)技術(shù),整體統(tǒng)一連接到柵極pad和漏極pad上,整合成的兩個pad,再分別和兩邊的引腳相連,而源極和中間一整片引腳相連,最后進(jìn)行封裝。這就是我們常見的三個引腳的封裝形式。

不管多復(fù)雜的封裝,從本質(zhì)來看,實(shí)現(xiàn)功能的方式都是類似的。當(dāng)然,封裝分立器件和封裝多個具有I/O接口的IC難度是不一樣。為了實(shí)現(xiàn)高密度集成電路的封裝,發(fā)展出很多封裝類型和技術(shù),比如常見的封裝互連技術(shù)有引線鍵合(Wire Bonding,WB)、倒裝芯片(Flip Chip,F(xiàn)C),當(dāng)然還有晶圓級封裝(Wafer-Level Packaging,WLP)、以及硅通孔(Through Silicon Via,TSV)等等。

需要注意的是,同一種封裝類型中也可能采用不同的互連技術(shù),比如產(chǎn)品芯片里的BGA封裝同時有引線鍵合形式和倒裝形式。

不同的封裝互連技術(shù)都有其優(yōu)勢,比如倒裝芯片技術(shù),不再通過引線實(shí)現(xiàn)晶圓和基板的相連,而是通過金屬焊球直接實(shí)現(xiàn)連接,減小了信號傳輸的距離,提高了信號傳輸速度。除了信號傳輸距離,還有引線引入串?dāng)_的問題,也是需要關(guān)注和優(yōu)化的方向。

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