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Substratos de encapsulamento IC (PKG)

O que é substrato de encapsulamento IC?

Embora existam tantos dispositivos eletrônicos há nossa volta, por ex.., telemóveis, aparelho de “game” , TV, aparelho de música, etc., dirigimos as atenções ao PC.

Quando o corpo principal de um PC é aberto, vemos uma placa com vários componentes (Placa impressa: Mother Board) montados (ver Fig. 1). Como principais componentes, há MPU* para processamento de dados, GPU* para processamento de imagem, memória para armazenamento de dados, tudo contendo ICs*. Uma vez que os chips IC são suscetíveis à sujidade e umidade e também geram calor, necessitam de uma proteção (encapsulamento IC: ver Fig. 2) Além disso, os chips IC possuem fios de 45 manómetros (um milionésimo de um milímetro) na bolacha de silício da placa impressa, onde são montados, com fios de largura de 75 micrómetros (um milésimo de um milímetro), sem interligação direta possível.

Assim, os papéis do encapsulamento IC são:

  1. Interligar eletricamente o chip IC e PWB bem como fixá-lo, por outras palavras, ligar o mundo nano e mícron.
  2. Proteger chips IC de sujidade e umidade externas.
 Placa impressa:Mother Board Encapsulamento IC (LLBS, Laser Laminate Build-up System)

*Explicação da terminologia

MPU
Unidade de micro-processamento, também denominada CPU(Central Processing Unit)
GPU
Unidade de processamento gráfico
IC
Circuito integrado: Circuitos altamente integrados com transístores.
Chip set

ICs de controlo de dispositivos externos incluindo memórias.

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Quais são as tecnologias necessárias para criar encapsulamentos IC?

Progresso de PC é alcançável através da melhoria da velocidade, funcionalidade e capacidade. Adicionalmente, para o tipo de notebook, são importantes a potência e capacidade de compactação. Comparado com produtos de PC de há vários anos, os PC’s de hoje não têm comparação, tendo mais capacidade e a possibilidade de rápido processamento de dados. Isto deve-se ao desenvolvimento de MPU capaz de computar dezenas de milhões de vezes por segundo, o que por seu lado é permitido pelo avanço da tecnologia de micro-ligação. O chip IC do tamanho da ponta de um dedo possui fios invisíveis ao olho e, para encapsulamentos IC, é necessário ter ligações igualmente finas. Assim como o chip IC avança de acordo com as leis de Moore, também o faz a tecnologia de encapsulamento IC.

Lei de Moore

É uma ideia de que a capacidade de processamento de um computador e o nível de integração aumentem exponencialmente. Espera-se que o número de transistores integrados duplique a cada ano e meio e atualmente há cerca de 300 milhões de transistores a serem integrados. Conceito proposto por Moore (Gordon E. Moore) dos EUA em 1965

Onde são utilizados os produtos IBIDEN?

IBIDEN fabrica dois tipos de substratos de encapsulamento (Ver "Ponto 1")

  1. Fabricação de encapsulamento de Flip Chip de microprocessadores de PCs, Chip set (ver Explicação da terminologia) e processadores gráficos (Gráficos).
  2. Fabricação de encapsulamento de chips finos e quase IC com ligação de fios. A principal aplicação é dispositivos móveis como, por exemplo, telemóveis, e também câmaras digitais, máquina de música portáteis, etc.
Ponto 1

Flip Chip e Ligação de fios

Mostra a diferença no método de interligação (para montagem) do chip IC e substrato de encapsulamento.

  1. A conexão de terminais é composta pela interligação do chip IC com fios de ouro – um encapsulamento possui adaptadores de ligação de 4 lados.
  2. Flip Chip é um método de interligação ponto a ponto com as tão conhecidas telas de solda para chapas de eletrodos na superfície de substrato.

Uma vez que os pontos de ligação são formados numa área completa do chip, tem vantagem de maiores terminais de entrada/saída e também de menores tempos de montagem devido a uma operação única de ligação.

 Encapsulamento de ligações Encapsulamento Flip Chip
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Quais são os pontos fortes da IBIDEN?

Desde que o encapsulamento plástico da IBIDEN foi aceite pelos fabricantes mundiais de IC em 1983, a IBIDEN continuou a liderar a concorrência deste produto tanto em volume de produção como em tecnologia.
As vendas anuais de PC em todo o mundo representam mais de 200 milhões de unidades e os fornecedores de encapsulamento têm de entregar atempadamente um elevado volume dos encapsulamentos IC mais avançados de alta qualidade.
Além disso, tanto o desenvolvimento de IC como de Encapsulamento é uma relação verdadeiramente inseparável. Assim, a IBIDEN, tendo uma longa experiência no desenvolvimento conjunto (colaboração) com os principais fabricantes mundiais, encontra-se numa forte posição para receber a confiança dos clientes (para capacidade de desenvolvimento, qualidade, entrega, etc.).
Nos próximos anos, continuamos a manter a confiança dos clientes continuando os desenvolvimentos de tecnologias atuais.

Ponto 2

Encapsulamentos de IC de plástico que se tornaram indústria produto standard.

Na segunda metade dos anos 70, em que os relógios de pulso se tornaram populares, a IBIDEN fabricava os substratos.
Como os chips IC eram diretamente montados em substratos de pequenas dimensões dentro dos relógios digitais, isto ficou conhecido como montagem COB (Chip-On-Board).
Os encapsulamentos de IC atuais podem até ser considerados o resultado do aumento da densidade desta montagem COB. Até ao início dos anos 90, a sabedoria convencional utilizada para encapsulamentos IC em que a alta confiabilidade era necessária era a cerâmica, mas com o objetivo de acomodar velocidades mais rápidas, a IBIDEN aumentou o desenvolvimento e ofertas com base nas vantagens do fabrico utilizando plásticos. O desenvolvimento avançado da IBIDEN permitiu oferecer encapsulamentos plásticos através do processo de fabrico avançado.
Solucionamos problemas relacionados com a umidade e implementamos certificados de confiabilidade* e em 1996 os encapsulamentos plásticos da IBIDEN foram adaptados para os principais produtos dos fabricantes de IC. Desde então, os produtos plásticos tornaram-se a norma para encapsulamentos IC.

*São necessários testes de confiabilidade superior: ciclo térmico entre –65°C e 125°C durante 1000 ciclos e armazenamento a temperatura de 85°C e umidade de 85% durante 24 horas.

 Encapsulamento plástico (Flip Chip)
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