Perché imballaggi in ceramica IC?

Come qualcuno che non ha esperienza nell'elettronica, mi chiedo: perché i circuiti integrati sono confezionati in ceramica o plastica? Pensavo volessimo che il calore uscisse il più velocemente possibile e la ceramica è un buon isolante termico.

Nei pacchetti IC è certamente desiderabile dissipare il calore con la più bassa resistenza termica possibile.

Tuttavia, allo stesso tempo, sono desiderabili anche l'isolamento elettrico e la protezione dall'ossidazione / corrosione, almeno per i componenti discreti che possono essere maneggiati o esposti all'ambiente.

Un imballaggio isolante come ceramica o plastica consente questo isolamento e protezione, consentendo al contempo la dissipazione del calore attraverso percorsi controllati, come i dissipatori di calore integrati o le linguette del dissipatore di calore in alcuni pacchetti, o semplicemente attraverso i perni in altri.

Molti pacchetti IC sono venduti anche come pacchetti di chip chip (WLCSP) a matrice nuda o wafer , affinché il processo di assemblaggio dei circuiti si colleghi direttamente al PCB. Il chip nudo viene quindi protetto dall'ambiente usando un rivestimento epossidico o rivestimenti di protezione simili, dopo la saldatura o l'incollaggio dei dossi del piombo al circuito.

Un imballaggio così nudo richiede ovviamente attrezzature di assemblaggio più sofisticate rispetto ai pacchetti IC più grandi (e con un passo di contatto maggiore), quindi non sono per tutti.

Il tipo di chip più comunemente visto nei pacchetti di ceramica sono quelli con memoria cancellabile UV. Per consentire il riutilizzo di tale memoria dopo la sua programmazione, deve essere possibile esporre lo stampo a una notevole quantità di luce UV. Ciò richiede che il chip abbia una finestra al quarzo e l'installazione di una finestra al quarzo su un chip a sua volta richiede che il pacchetto del chip sia fatto di qualcosa le cui caratteristiche di espansione termica corrispondano ragionevolmente a quelle del quarzo. Se una finestra al quarzo fosse installata in una confezione epossidica, l'espansione termica e la contrazione della confezione causerebbero probabilmente guasti alle guarnizioni, consentendo all'aria atmosferica (incluso il vapore acqueo) di raggiungere la parte e distruggerla. Una volta ho visto un chip che sembrava fatto di resina epossidica con una finestra di plastica che sembrava un po '"lattiginosa"; Non ho tuttavia esaminalo abbastanza attentamente per confermarlo. Se fosse stata una finestra di plastica, sarebbe stata probabilmente utilizzabile per alcuni cicli di cancellazione UV, ma molte materie plastiche degradano l'esposizione ai raggi UV in modo relativamente rapido. Forse qualcuno ha pensato che la realizzazione di chip EPROM con custodie in plastica avrebbe risparmiato abbastanza costi che, anche se si fossero guastati dopo alcuni usi, sarebbero stati riutilizzabili abbastanza da giustificare il loro utilizzo al posto di parti senza finestre e abbastanza economici da giustificare il loro utilizzo di parti in ceramica. Non credo che abbiano mai preso piede, però. sarebbe abbastanza riutilizzabile da giustificare il loro utilizzo al posto di parti non finestrate e abbastanza economico da giustificare il loro utilizzo al posto di parti in ceramica. Non credo che abbiano mai preso piede, però. sarebbe abbastanza riutilizzabile da giustificare il loro utilizzo al posto di parti non finestrate e abbastanza economico da giustificare il loro utilizzo al posto di parti in ceramica. Non credo che abbiano mai preso piede, però.

L'altro posto principale in cui ho visto parti in ceramica era in luoghi in cui avevano una parte superiore in metallo che sarebbe stata affondata di calore. Anche in questo caso, la stabilità dimensionale della ceramica era necessaria per evitare il fallimento della tenuta in condizioni di temperatura variabili.

La ceramica viene utilizzata nelle applicazioni RF e microonde perché hanno proprietà isolanti e di impedenza cruciali per i radar e le torri delle stazioni base dei telefoni cellulari. Molte materie plastiche ed epossidiche assorbono l'umidità dall'aria. Modifica delle caratteristiche con variazione dell'umidità. Ciò influisce sulla sintonizzazione della frequenza. Possono essere sigillati abbastanza bene da rallentare l'infiltrazione e il danno da idrogeno e ossigeno nei satelliti in orbita.

Per quanto riguarda la conducibilità termica, BeO è estremamente buono, ma il processo di produzione presenta rischi. Il nitruro di alluminio è abbastanza buono dal punto di vista termico e può essere usato canzone come il design si adatta. Infine, un altro problema con la plastica è che alcuni trucioli si surriscaldano abbastanza da scioglierlo o romperlo. Esistono applicazioni che utilizzano metalli con rivestimento ceramico in cui non influisce sulle frequenze RF.

Le parti Oldschool arrivarono nella lattina di metallo meno popolare. Le lattine non sono comuni per le parti prodotte in serie. Le confezioni in ceramica e plastica sono progettate per avere conduttività termiche piuttosto elevate (~ 20 W / m ∙ K) e hanno una frazione del costo di una confezione in metallo. Le confezioni in ceramica sono generalmente bianche perché sono un materiale ad alto contenuto di allumina. I pacchetti di plastica sono neri perché contengono nerofumo e / o grafite per dissipare sia il calore che la carica statica.

I primi anni novanta della memoria militare erano in confezioni di ceramica con pacchetti di ceramica placcati in oro. Ho lavorato in una camera bianca di assemblaggio back-end mantenendo macchine per il taglio eutettico di cunei e seghe inclinate in alluminio. Il processo consisteva in cunei in alluminio eutettico al silicio oro eutettico. Die bond sottoposto a oltre 20gs post in burn in insieme a test a vita