Тенденции развития традиционных технологий

На современном этапе развития корпусирования можно выделить следующие основные тенденции:

-     увеличение количества выводов;

-     уменьшение минимального шага выводов компонентов в корпусах различных типов;

-     переход от расположения выводов по периметру к расположению выводов под корпусом;

-     интеграция нескольких компонентов в один корпус.

Системы в корпусе

Система в корпусе (System in Package, SiP) - это комбинация нескольких активных электронных компонентов различной функциональности, собранная в единый модуль, которая обеспечивает реализацию разных функций, обычно выполняемых системой или подсистемой. Система в корпусе может иметь в своем составе пассивные компоненты, МЭМС, оптические компоненты и другие корпуса и устройства. Объединение этих компонентов в одном корпусе имеет существенные преимущества: конструкция становится меньше, легче, надежней и дешевле.

Сегодня число кристаллов в компонентах SiP для мобильных устройств доходит до 10 и, согласно прогнозам, через 10 лет удвоится.

Системы на кристалле

Системы на кристалле (System on Chip, SoC) представляют собой системы, все элементы которых изготовлены в одном кристалле.

Пример видеосистемы, реализованной на кристалле, состоящей из светочувствительной матрицы, RISC-процессора, процессора для цифровой обработки сигналов, RAM и флэш-памяти, а также параллельного и последовательного интерфейсов.

Технология сборки на пластине (WLP)

Применение технологии WLP подразумевает, что все операции процесса корпусирования кристаллов проводятся до разделения пластины. Согласно первоначальному определению WLP требовалось, чтобы все выводы были расположены в пределах границы кристалла. В таком случае корпус компонента действительно имел размеры кристалла (в отличие от так называемых компонентов CSP), и такие компоненты получили обозначение WLCSP. Однако существенным ограничением технологии WLP в таком понимании было количество выводов, которые можно было бы расположить под кристаллом. Технология WLP может быть оптимальным выбором, когда требования дальнейшего уменьшения размеров компонентов, увеличения рабочей частоты и уменьшения стоимости не могут быть удовлетворены традиционными технологиями корпусирования: разваркой проволокой или монтажом кристалла по технологии flip-chip.

Недавно на рынке появились компоненты, не соответствующие «классическому» определению WLP. При их производстве полупроводниковая пластина разделяется на кристаллы до корпусирования, после чего кристаллы размещаются в полимерной матрице таким образом, чтобы каждый кристалл был по периметру окружен полимером. Затем полимерная матрица с установленными кристаллами подвергается операциям классической технологии WLP. Таким образом, ключевое преимущество компонентов WLP, изготавливаемых с применением полимерных матриц, заключается в размещении большего количества выводов на компоненте.

D-интеграция

Под 3D-интеграцией понимается расположение кристаллов друг над другом с созданием вертикальных соединений между кристаллами. Потенциальные преимущества, обеспечиваемые 3D-интеграцией, включают в себя уменьшение размеров системы, сокращение длины межсоединений благодаря замене длинных горизонтальных связей на короткие вертикальные и снижение энергопотребления. Однако 3D-интеграции присущи и такие недостатки, как высокая сложность проектирования и высокая стоимость.

Существуют следующие технологии производства 3D-интегрированных структур:

-     Кристалл на кристалл: отдельные кристаллы совмещаются и соединяются друг с другом.

-     Кристалл на пластину: пластины с кристаллами одного уровня разделяются, и кристаллы совмещаются и соединяются с пластиной другого уровня, после чего происходит разделение этой пластины.

-     Пластина на пластину: пластины совмещаются и соединяются друг с другом, после чего разделяются.

-     Печатные платы со встроенными компонентами

Встраивание активных и пассивных компонентов в печатные платы позволяет реализовать новые технологии межсоединения без использования разварки, что обеспечивает улучшенные тепловые и электрические характеристики, а также возможность размещения кристалла над кристаллом.

МЭМС

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) - это технологии и устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. Типичный размер микромеханических элементов, входящих в МЭМС, лежит в пределах от 1 до 100 мкм. В качестве примеров МЭМС можно привести датчики ускорений (в том числе используемые для активации автомобильных подушек безопасности), датчики давления воздуха в шинах автомобиля и кардиостимуляторы.

Основные преимущества МЭМС заключаются в низкой стоимости благодаря использованию технологий микроэлектроники для производства микромеханических элементов в малых размерах и малой массе, что позволяет использовать их в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны и ноутбуки; в существенно меньшем энергопотреблении.

D-MID

D-MID представляют собой 3D-основания из литого высокотемпературного термопласта, на которых выполнены 3D-проводники. Основные области применения 3D-MID - это автоэлектроника и устройства и системы телекоммуникаций. Кроме того, они используются в медицинской, компьютерной и бытовой технике.

D-MID обеспечивают очень высокую гибкость проектирования за счет возможности интеграции электронных, механических и оптических элементов, широких возможностей относительно формы устройства, миниатюризации. Среди других преимуществ этой технологии стоит отметить меньшее число входящих в состав элементов, повышенную надежность, меньшую материалоемкость.