Zgodnie z najnowszymi trendami, wybór odpowiedniego typu pakietu chipa układu scalonego (IC) jest bardzo krytyczny ze względu na szybkie zmiany w środowisku elektronicznym. Wydajność, zarządzanie temperaturą i efektywność chipa zależą w dużym stopniu od typu opakowania. Zasady działania, zalety i różnice wielu pakietów chipów pozwalają na wybór optymalnego zastosowania, niezależnie od tego, czy jest to elektronika użytkowa, telekomunikacja, motoryzacja czy przemysł. Ponadto w tym przewodniku szczegółowo opisano najważniejsze cechy pakietów chipów IC różnych typów i ich role w różnych sektorach. Jakie są te różne typy pakietów montowanych na chipach IC? Różne struktury pakietów pod względem kształtu, wymiarów do integracji, a także ochrony układów scalonych o określonej formie, są znane jako rodzaje pakietów układów scalonych ze względu na zwykle występującą konstrukcję wielowarstwową. W zależności od kilku czynników, takich jak konfiguracja konstrukcyjna, pakiety te umożliwiają wykonanie połączeń od układu scalonego do zewnątrz i umożliwiają działanie obwodów z innymi elementami urządzenia. Opakowanie działa również na rzecz zapobiegania możliwym czynnikom zewnętrznym, takim jak nadmierne ciepło lub zakłócenia elektromagnetyczne. Takie właściwości z kolei wpływają na wybór pakietu.

Rodzaje opakowań chipów używanych do projektowania układów scalonych

Pakiet QFN

Pakiety QFN są mniej znanymi pakietami chipów IC, ale szeroko stosowanymi w elektronice użytkowej i urządzeniach mobilnych. Ten pakiet składa się z płaskiej konstrukcji z przewodami z tyłu komponentu i ma lepszy kompaktowy rozmiar. Eliminuje przewody z konstrukcji i zwiększa wydajność cieplną, dzięki czemu nadaje się do różnych zastosowań wymagających szybkiego przesyłania danych przy niskim zużyciu energii. Pakiety QFN są również zaprojektowane pod względem termicznym, aby sprostać większości zastosowań, w których wymagana jest wyższa wydajność. Mają one być niezawodne w stosunku do zadania ze względu na doskonałe właściwości rozpraszania ciepła.

Pakiet BGA

Pakiet BGA jest również określany jako pakiety układów scalonych najczęściej używane w obliczeniach o wysokiej wydajności i telekomunikacji. Pakiety BGA mają kulki lutownicze ułożone w siatkowy wzór umieszczony na spodzie obudowy, zarówno do podparcia mechanicznego, jak i połączenia elektrycznego. Ten pakiet jest bardzo popularny ze względu na jego wyższość pod względem wydajności termicznej i elektrycznej i jest stosowany głównie w urządzeniach takich jak procesory, karty graficzne i inne urządzenia sieciowe. Gęstość upakowania BGA przy wyższych wejściach na sekundę jest w stanie zapewnić lepsze rozpraszanie ciepła, co czyni ten pakiet jednym z najbardziej preferowanych dla zaawansowanych systemów.

Pakiet LGA (Land Grid Array) 

Podobnie jak w przypadku pakietu BGA, pakiet LGA wykorzystuje płaską powierzchnię styku, a nie kulki lutowia. Taka fizyczna konstrukcja ułatwia dokładniejsze połączenie. Pakiety LGA są szeroko stosowane w wysokiej klasy nowoczesnych urządzeniach, w tym serwerach, elementach sieciowych i urządzeniach do zastosowań przemysłowych, dzięki swojej wysokiej niezawodności i dobrym właściwościom zarządzania ciepłem. 

Pakiet SOIC (Small Outline Integrated Circuit) 

Ze względu na ich podstawową konstrukcję oraz niski i łatwy typ integracji, pakiety SOIC są idealne do stosowania w taniej elektronice użytkowej. Pakiety SOIC można łatwo zamontować powierzchniowo, ponieważ chip ma dwa boczne przewody; Dlatego masowa produkcja jest możliwa przy tego typu opakowaniu. Ponieważ jednak nie mają one takich samych możliwości w zakresie dużej gęstości jak pakiety BGA lub QFN, najlepiej nadają się do zastosowań, które nie wymagają kompaktowej integracji. 

Pakiety IC 3D

Pakowanie układów scalonych 3D jest zasadniczo zaawansowaną technologią, łączy wiele chipów, układając je w pionie i wykorzystuje do tego przelotki krzemowe (TSV). Powoduje to marnowanie mniejszej ilości miejsca, dzięki czemu jest bardziej odpowiednie do zastosowań w przetwarzaniu w chmurze, technologii sztucznej inteligencji (AI) i obliczeniach o wysokiej wydajności (HPC). Układy scalone 3D poprawiają również szybkość przesyłania danych i zmniejszają ilość energii pobieranej z urządzenia.

Wybór odpowiedniego typu pakietu chipów IC

Istnieją różne cechy, które sprawiają, że wybiera się konkretny pakiet układów scalonych. Różnią się one wielkością urządzenia, wykonaniem urządzenia, jego wymaganiami roboczymi, wielkością kontroli ciepła i kosztem urządzenia. Na przykład urządzenia konsumenckie SMD, które są atrakcyjne pod względem formy i wymagają szybkiego przesyłania danych, uznają pakiety QFN za przydatne. Z drugiej strony, bardziej wytrzymałe serwery i urządzenia komputerowe wolałyby pakiety BGA lub LGA. Co więcej, oczekiwania wobec układu scalonego 3D w zakresie szybszego transferu danych, można łatwo dostrzec znaczenie opakowania dla aplikacji przetwarzania w chmurze AI.

Konkluzja

Powyższe rodzaje pakietów chipów IC mają kluczowe znaczenie przy wyborze opcji pakowania dla urządzeń elektronicznych. SACOH oferuje różne rodzaje rozwiązań w zakresie pakowania układów scalonych, które są specyficzne dla branży, zapewniając lepszą wydajność i efektywność. W rezultacie, dzięki efektywnemu planowaniu, wybór odpowiednich opcji pakietów może pomóc producentom w zwiększeniu konkurencyjności swoich produktów w obecnej atmosferze zastosowań elektronicznych.