Avoimen ontelon IC-paketit ovat integroituja piiripaketteja, jotka pitävät muotin alueen avoimena tai kevyesti suljettuna pääsyä varten. Ne tukevat testausta, viritystä, lämpötarkistuksia ja ilmarakotoimintoja säilyttäen samalla tavallisen pinta-asennepohjan. Tämä artikkeli tarjoaa tietoa rakenteesta, vaihtoehdoista, käyttäytymisestä, sovelluksista, rakenteen tarpeista, luotettavuudesta ja asianmukaisista käyttötapauksista.
Avoimen ontelon IC-pakettien yleiskatsaus
Avoimen kammion IC-paketit (joita kutsutaan myös avokanneksi tai ilmakammioksi) ovat erityisiä integroituja piiripaketteja, jotka pitävät tarkoituksella avoimen tilan sirun yläpuolella. Piisiru kiinnitetään muovisen tai keraamisen rungon sisään ja kiinnitetään pienillä johdoilla tai flip-chip-kohoumilla. Sen sijaan, että kaikki peitettäisiin muottimateriaalilla, yläkansi jätetään pois tai kiinnitetään vain kevyesti, jolloin muotti ja onteloalue pysyvät avoinna ja helposti saavutettavina.
Yleiset termit avoimen ontelon IC-paketeille
Eri yritykset voivat käyttää hieman erilaisia nimiä avoimen ontelon IC-paketeille, vaikka ne tarkoittaisivat lähes samaa asiaa. Avoimen kannen tai avoin ontelon pakkaukset kuvaavat koteloa, jossa muotin ontelo on edelleen paljaana, koska kansi ei ole tiivistetty. Ilmakammio QFN/QFP viittaa QFN- tai QFP-tyyppisiin pakkauksiin, jotka pitävät ilmaraon muotin yläpuolella sen sijaan, että tila täytettäisiin kiinteällä muottiyhdisteellä. Avoin muovipakkaus (OCPP) on muovipakkaus, joka rakennetaan tai muokataan niin, että muotti asettuu paljaalle ontelolle ja voidaan myöhemmin kapseloida uudelleen.
Avoimen ontelon IC-pakettien sisäiset osat
• Alusta tai lyijyrunko: Kuparirunko tai laminaatti, joka pitää kiinni nastoista ja lämpötyynyistä.
• Muotin kiinnitysalue: Keskityyny, jossa piisiru kiinnitetään epoksilla tai juotteella.
• Liitäntä: Johtoliitokset tai flip-chip-kyhmyt, jotka yhdistävät sirun johtoihin.
• Onteloseinämät: Muovinen tai keraaminen rengas, joka muodostaa avoimen tilan muotin yläpuolelle.
• Kansivaihtoehdot: Metallinen tai keraaminen kansi, joka voidaan myöhemmin lisätä ontelon tiivistämiseksi.
Avoimen ontelon IC-pakettien konfigurointivaihtoehdot
Avoimen kammion IC-paketteja voidaan rakentaa muutamalla eri tavalla riippuen siitä, kuinka paljon pääsyä siruun tarvitaan ja kuinka paljon suojaa tarvitaan. Kannettomassa kotelossa on täysin avoin ontelo, joten muotti on täysin näkyvissä. Tämä antaa maksimaalisen pääsyn testaukseen, tutkimiseen ja uudelleentyöstöön. Osittaiskannellinen pakkaus käyttää matalaa tai ikkunallista kantta, joka peittää ontelon mutta jättää silti joitakin aukkoja, joten pääsy ja perussuojaus ovat sekoitettavissa. Täysin kannellisessa pakkauksessa on suljettu metallinen tai keraaminen kansi, joka antaa lähes normaalin tuotanto-IC:n suojan.
Monissa projekteissa käytetään ensin kannettomia avoimen ontelon IC-pakkauksia varhaisissa laboratoriotesteissä. Osittaiskannen versiot tulevat seuraavaksi, kun tarvitaan suojaa, mutta pääsy on rajoitettu. Täysin kannellisia versioita käytetään, kun suunnittelu on lähes lopullinen, ja käyttäytymisen tulee vastata tarkasti valmiin tuotteen laatua, samalla kun aloitetaan samasta avoimen ontelon IC-pakettialustasta.
Liitäntävaihtoehdot avoimen ontelon IC-paketeissa
Avoimen ontelon IC-paketti tarkoittaa pakettirakennetta, jossa muotti on sijoitettu paljaaseen onteloon. Termi kuvaa fyysistä kotelorakennetta eikä määritä, miten siru on sähköisesti kytketty pakettijohtoihin.
Avoimen kotelon sisällä käytetään yleisesti kahta liitäntämenetelmää: wire-bond ja flip-chip. Johdinsidoskonfiguraatiossa muotti asennetaan kuvapuoli ylöspäin, ja muotin ympärillä olevat liitosalustat kiinnitetään lyijykehykseen ohuilla metallilangoilla. Nämä lankalenkit pysyvät näkyvissä, mikä mahdollistaa perusvisuaalisen tarkastuksen ja helpottaa mittausta testauksen aikana.
Flip-chip-konfiguraatiossa muotti asennetaan kuvapuoli alaspäin ja kiinnitetään koteloon juotoskohoumojen tai metallipylväiden kautta. Tämä rakenne lyhentää sähköistä reittiä sirun ja kotelon välillä, vähentäen loisvaikutuksia ja mahdollistaen suuremman nastojen tiheyden sekä paremman signaalin. Koska liitännät eivät ole näkyvissä, suora mittaus ja uudelleentyöstö ovat rajallisempia.
Käytännössä jotkut avoimen kammion paketit käyttävät varhaisessa kehityksessä wire-bond-yhteyksiä ja siirtyvät myöhemmin flip-chipiin, kun tarvitaan suurempi pinnimäärä tai kaistanleveys.
Avoimen ontelon IC-pakettien lämpökäyttäytyminen
Avoimen ontelon IC-pakkaukset siirtävät lämpöä helpommin kuin täysin muotoillut muovipakkaukset. Koska homeyhdistettä on vähemmän ja joskus ohuempaa tai ei lainkaan kantta, lämpö kulkee lyhyemmin muotista ilmaan tai jäähdytyselementtiin. Tämä voi alentaa lämpöresistanssia siruista ympäristöön ja auttaa pitämään liitoksen lämpötilan turvallisella alueella.
Kun kammio on avoimempi, on helpompi kokeilla erilaisia lämpörajapintamateriaaleja, kosketuspaineita ja jäähdytysosia. Tehotiheissä IC-piireissä käytetään usein avoimen ontelon IC-paketteja jäähdytysjärjestelmän säätämiseen ja hiomiseen ennen siirtymistä lopulliseen muotoiltuun pakettiin, joka keskittyy enemmän kustannuksiin.
Ilmaontelot avoimen ontelon IC-paketeissa
Joissakin avoimen ontelon IC-paketeissa ontelon sisällä oleva ilmalla täytetty tila on laitteen toiminnallinen osa, ei paketin rakenteen sivutuote. Ilman läsnäolo tukee suoraan, miten tietyt komponentit vaikuttavat ympäristöönsä.
Optisille laitteille tarvitaan selkeä valoreitti, joka voidaan tarjota avoimella ontelolla tai läpinäkyvällä ikkunakannella. Samoin MEMS ja ympäristöanturit perustuvat onteloihin, jotka mahdollistavat paineen, äänen tai kaasun pääsyn anturielementteihin esteettä.
Ilmaontelot ovat tärkeitä myös RF- ja mikroaaltosovelluksissa. Kun ilma toimii dielektrisenä signaaliraipien, resonanssien tai antennejen yläpuolella, sähköinen suorituskyky voi parantua pienempien dielektristen häviöiden ansiosta. Sen sijaan kiinteä muovinen pintamuotti voi estää tai muuttaa näitä signaaleja ja heikentää laitteen käyttäytymistä.
Avoimen kammion IC-pakettien sovellukset
MEMS ja anturilaitteet
Avoimen kammion IC-paketteja käytetään MEMS-antureiden, kuten kiihtyvyysmittareiden, gyroskooppien ja paineanturien sijoittamiseen liikkeen, sijainnin ja ympäristön mittaussovelluksissa.
Optiset ja valoon perustuvat IC:t
Niitä käytetään optisissa ja valopohjaisissa piireissä, mukaan lukien valodetektorit, valonlähteet sekä optiset lähetin- tai vastaanotinmoduulit data-, kuvantamis- ja tunnistustehtäviin.
RF-etupäät ja tehovahvistimet
Avoimen kammion formaatteja käytetään RF-etupäätyissä ja tehovahvistimissa, joita löytyy langattomista yhteyksistä, viestintämoduuleista ja korkeataajuisista signaaliketjuista.
Korkean luotettavuuden ja ilmailuelektroniikka
Nämä paketit tukevat korkean luotettavuuden ja ilmailuelektroniikkaa, jossa paljaita muotteja käytetään kriittisissä ohjaus-, tunnistus- ja viestintäjärjestelmissä.
Sekasignaali- ja analogiset prototyypit
Niitä käytetään sekasignaali- ja analogisissa prototyyppipiireissä, joita käytetään laboratorioissa ja arviointilaudoilla signaalipolkujen, biasointijärjestelmien ja analogisten etupääjen validointiin ennen täyttä tuotantoa.
Tuotanto- ja räätälöidyt IC-ohjelmat
Avoimen kammion IC-paketteja käytetään myös tuotannossa ja räätälöidyissä IC-ohjelmissa, jotka palvelevat erikoistuneita markkinoita, kuten teollisuuden ohjausta, lääkintälaitteita, autojärjestelmiä ja viestintäinfrastruktuuria.
Piirilevyjen jalanjäljet avoimen ontelon IC-paketteille
Monet avoimen ontelon IC-paketit on rakennettu vastaamaan yleisiä QFN-tyylisiä ääriviivoja, joten ne sopivat helposti standardipiirilevyjen asetteluihin. Nastojen määrä ja nastojen järjestys noudattavat yleensä tuttuja QFN-kuvioita, ja paljas lämpötyyny pidetään samassa asennossa ja muodossa kuin muovattu versio.
Tästä syystä suositeltu piirilevyn maastokuvio on usein sama sekä avoimelle ontelolle että muovatuille koteloille. Yksittäinen piirilevysuunnittelu tukee varhaisia kokoonpanoja, joissa on avoimet onteloiset IC-paketit pääsyä ja viritystä varten, sekä myöhempiä kokoonpanoja, joissa on täysin muotoiltu tai täysin kannellinen versio, ilman suuria muutoksia piirilevyyn.
Milloin käyttää avoimen ontelon IC-paketteja?
Suoran sirun käyttötarpeet
Valitse avoin onteloinen IC-paketti, kun muotin on oltava saavutettavissa koetusta, uudelleentyötä tai tarkkaa seurantaa varten kehityksen ja testauksen aikana.
Optiset, MEMS- ja RF-ilmavälitarpeet
Käytä avoin ontelopakkaus, kun piiri tarvitsee ilmaraon optisten polkujen, MEMS-liikkeen tai RF-rakenteiden toimimiseen oikein.
QFN-yhteensopiva jalanjälki tulevilla vaihtoehdoilla
Valitse tämä tyyli, kun projekti tarvitsee nyt QFN-tyyppisen jalanjäljen, mutta voit myöhemmin vaihtaa täysin muotoiltuun tai täysin kannelliseen koteloon vaihtamatta piirilevyä.
Lämpö- ja kansiarviointi varhaisissa rakennuksissa
Avoimen ontelon IC-paketit ovat hyödyllisiä, kun varhaisissa rakennuksissa on arvioitava erilaisia jäähdytyselementtejä, lämpöliitäntämateriaaleja, kansia tai ikkunoita ennen paketin viimeistelyä.
Bare-Die-sovellukset
Ne voivat tukea luotettavia ympäristöjä, joissa paljaat muotit tarvitsevat joustavaa pakkausta samalla kun koko ja kustannukset pysyvät hallinnassa.
Yhteenveto
Avoimen kammion IC-paketit tarjoavat hallitetun sirun käytön samalla kun ne ovat yhteensopivia yleisten QFN-tyyppisten asettelujen kanssa. Ne tukevat testausta, ilmaraon käyttöä ja lämpöarviointia ennen lopullista tiivistämistä. Oikeilla käsittely-, suunnittelu- ja tiivistysmenetelmillä nämä paketit voivat täyttää luotettavuustarpeet ja tukea tunnistus-, RF-, prototyyppi- ja erikoistuneita IC-ohjelmia ilman merkittäviä piirilevymuutoksia.
Usein kysytyt kysymykset [UKK]
Miten avoimen ontelon IC-paketit vertautuvat valettuihin QFN-paketteihin hinnaltaan?
Avoimen ontelon IC-paketit maksavat yksikköä kohden enemmän kuin muovatut QFN:t lisäkäsittelyvaiheiden ja pienempien tuotantomäärien vuoksi.
Mitkä rajoitukset koskevat muotin kokoa ja nastoja avoimen ontelon IC-paketeissa?
Ne tukevat pieniä ja keskikokoisia muotteja ja nastomääriä; Suuret muotit tai korkeat nastomäärät vaativat räätälöityjä tai keraamisia ilmakammiokuvioita.
Mitä erityistä käsittelyä avoimen ontelon IC-paketit vaativat tuotantolattialla?
Ne vaativat tiukkaa ESD-hallintaa ja huolellista käsittelyä vain pakkauksen rungossa, ilman kontaktia tai ilmavirtaa paljaiden muottien ja liitosjohtojen yli.
Voidaanko avoimen ontelon IC-paketti muokata piirilevyn kokoonpanon jälkeen?
Kyllä, mutta uudistus on rajoitettava muutamaan hallittuun lämpösykliin ja käytä hellävaraista puhdistusta, jotta ontelo- ja kiinnitysjohtoja ei vahingoiteta.
Miten avoimen ontelon IC-paketteja käytetään ATE:ssä ja laboratoriotesteissä?
Ne sijoitetaan hylsyihin tai QFN-tyyppisiin testilevyihin, jotka pitävät kammion saavutettavana mutta pysyvät yhteensopivina standarditestilaitteiden kanssa.
Mitkä ovat suurimmat haitat verrattuna täysin muotoiltuihin pakkauksiin?
Ne ovat herkempiä saastumiselle ja mekaanisille vaurioille, vaativat tiukempaa käsittelyä ja eivät sovellu vaativiin ympäristöihin, ellei niitä suljeta myöhemmin.
