Seawal tahun 1990-an, produk elektronik telah berkembang ke arah mudah alih, pengecilan, rangkaian dan multimedia yang kesemuanya juga mengemukakan keperluan yang sepadan terhadapperakitan elektronikteknologi
• Peningkatan kandungan maklumat bagi setiap unit isipadu, iaitu ketumpatan yang tinggi;
• Peningkatan kelajuan pemprosesan bagi setiap unit masa, iaitu kelajuan yang lebih tinggi.
Untuk memenuhi keperluan di atas, ketumpatan fungsi pemasangan litar perlu dipertingkatkan, yang menjadi unsur penting yang menggalakkan teknologi pembungkusan komponen elektronik untuk terus maju.
Apabila saiz pakej mengecil, kecekapan sambungan bersama kemudiannya meningkat. Kecekapan sambungan merujuk kepada nisbah antara saiz maksimum cip dan saiz pakej. Pada awal tahun 1990-an, kecekapan sambungan PQFP (plastic quad flat package) paling tinggi boleh mencapai 0.3. Kemudian, nisbah sambungan CSP (chip scale package) adalah setinggi 0.8 hingga 0.9. Sehingga kini, nisbah sambungan generasi pakej terkini adalah lebih tinggi daripada COB (chip on board), yang setara dengan pakej FC (flip chip).
Pada masa hadapan, teknologi pembungkusan akan berkembang ke arah trend berikut:
• CSP separa akan menjadi piawai dan dihasilkan secara besar-besaran;
• Industri CSP akan ditubuhkan dengan beberapa industri asas yang diwujudkan berkaitan dengan bahan, pemasangan, ujian dan pemasangan di atas papan dan sebagainya;
• Teknologi pakej FC dan industri asas yang berkaitan akan dibangunkan dengan lebih lanjut;
• WLCSP (pakej skala cip peringkat wafer) akan dibangunkan selaras dengan pemerkasaan industri berkaitan.
Pin Meregang dari Pinggir ke Susunan
Selama beberapa dekad, teknologi pembungkusan komponen yang serasi dengan kemajuan IC (litar bersepadu) telah berkembang secara berterusan. Setiap generasi IC memerlukan satu generasi tertentu teknologi pembungkusan, dan kemajuan SMT (teknologi pemasangan permukaan) seterusnya mendorong teknologi pembungkusan komponen ke tahap yang baharu. IC skala sederhana dan kecil yang digunakan pada tahun 60-an atau 70-an banyak bergantung pada pakej TO (transistor outline) dan kemudian DIP (dual in-line package) serta PDIP (plastic dual in-line) telah dibangunkan, yang kemudiannya memainkan peranan utama pada masa itu.
Dengan kemunculan SMT pada tahun 1980-an, pakej IC lebih menggemari LCC (leadless ceramic carrier), PLCC (plastic leadless ceramic carrier) dan SOP (small outline package) kerana ia lebih serasi dengan SMT yang memerlukan kaki pendek atau tanpa kaki. Kemudian, QFP (quad flat package) selepas beberapa dekad penyelidikan dan pembangunan bukan sahaja menyelesaikan isu pembungkusan yang dimiliki oleh pakej LSI, malah serasi dengan pemasangan SMT pada PCB (printed circuit board). Semua kelebihan yang disebut di atas tentang QFP menjadikannya menonjol dalam produk elektronik yang menggunakan SMT, dan keadaan ini kekal benar sehingga hari ini. Kaki QFP berbentuk seperti sayap camar pada keempat-empat sisi, mengandungi jauh lebih banyak pin I/O berbanding SOP yang hanya mempunyai kaki sayap camar pada dua sisi. Untuk lebih serasi dengan kemajuan selanjutnya dalam kepadatan pemasangan elektronik, jarak kaki QFP telah berkembang daripada 1.27mm kepada 0.3mm, yang seterusnya membawa kepada peningkatan berterusan dalam bilangan pin I/O dan isipadu pakej. Akibatnya, lebih banyak kesukaran timbul dalam pemasangan elektronik, menyebabkan penurunan kadar kelulusan dan peningkatan kos pemasangan. Selain itu, disebabkan oleh had teknologi pembuatan dari segi ketepatan pembuatan rangka kaki komponen, 0.3mm telah menjadi had bagi jarak kaki QFP, yang secara drastik menghalang peningkatan kepadatan pemasangan. Oleh itu, dapat diramalkan bahawa perkembangan QFP telah sampai ke penghujungnya. Maka, orang ramai mula mencari jenis pakej lain seperti BGA (ball grid array). Pin I/O bagi pakej BGA diagihkan di bahagian bawah pakej dalam bentuk susunan bebola atau lajur. Tambahan pula, pakej BGA mempunyai jarak kaki yang besar dan kaki yang pendek, yang membantu menyelesaikan isu koplanariti dan herotan yang berpunca daripada kaki pada komponen berpadang halus. Kelebihan teknologi BGA terletak pada keupayaannya untuk meningkatkan bilangan dan jarak pin I/O, yang seterusnya menangani isu kos tinggi dan kebolehpercayaan rendah akibat bilangan pin I/O yang tinggi pada teknologi QFP.
Kemunculan BGA boleh dianggap sebagai satu kejayaan dalam teknologi pembungkusan kerana ia bukan sahaja berupaya menempatkan lebih banyak pin I/O, malah ia boleh direka bentuk dalam dua lapisan atau berbilang lapisan untuk menyesuaikan dengan fungsi IC. Hasilnya, ia berupaya mengoptimumkan rintangan, meletakkan dua atau lebih cip pada papan asas yang sama untuk saling berhubung dan kemudian dibungkus dalam sarung yang sama, iaitu MCM (multiple chip module). Jika teknologi FC digunakan, penglibatan wayar logam tidak diperlukan untuk sambungan. Oleh itu, ia bermanfaat untuk mempercepatkan kelajuan operasi IC dan mengurangkan tahap kerumitan serta penggunaan kuasa.
Pembangunan BGA
BGA ialah sejenis pakej susunan permukaan yang berfungsi dengan sempurna untuk SMT. Penyelidikan mengenai BGA bermula pada tahun 1960-an manakala aplikasi pragmatik sebenar hanya berkembang selepas tahun 1989. Sejak pakej plastik dibangunkan oleh Motorola dan Citizen pada tahun 1989, pembangunan dan aplikasi BGA telah digalakkan dengan pesat. Pada tahun 1991, PBGA (plastic ball grid array) telah dibangunkan dengan penggunaan substrat resin, yang berfungsi dengan baik pada pemancar penerima radio dan komputer. Pada tahun 1993, PBGA mula diperkenalkan di pasaran, bersedia untuk kegunaan praktikal. Seawal tahun 1995, pakej BGA telah mula digunakan secara meluas. Sehingga kini, komponen PBGA telah digunakan terutamanya dalam produk telekomunikasi, peranti telekomunikasi jauh, sistem komputer dan stesen kerja.
Di antara semua kelebihan pakej BGA, kelebihan asas terletak pada penggunaan susunan matriks bebola pateri, yang menjadikannya mempunyai jarak padang antara pin yang besar, sekali gus sangat meningkatkan prestasi pemasangan. Oleh itu, pakej BGA dapat dibangunkan dan digunakan. Namun begitu, PBGA juga mempunyai beberapa isu. Sebagai contoh, pakej plastik cenderung menyerap kelembapan; papan asas cenderung melengkung; semua jenis komponen BGA sukar diperiksa dan dibaik pulih selepas pematerian. Semua isu yang disebutkan ini menyebabkan pakej BGA berdepan cabaran kebolehpercayaan apabila digunakan dalam persekitaran yang ekstrem. Walau bagaimanapun, isu‑isu tersebut telah diselesaikan hingga ke tahap tertentu. Sebagai contoh, CBGA (ceramic ball grid array) membantu mengatasi masalah penyerapan kelembapan; TBGA (tape ball grid array) juga boleh mengatasi masalah penyerapan kelembapan dan telah dianggap sebagai pakej kos rendah dengan bilangan pin I/O yang tinggi dan prestasi tinggi. Memandangkan pelbagai jenis komponen BGA telah dibangunkan dengan isu teknikal yang diatasi, BGA mula digunakan secara meluas seawal tahun 1998. QFP terlebih dahulu dipilih untuk aplikasi dengan bilangan pin I/O kurang daripada 200 manakala BGA terlebih dahulu dipilih untuk aplikasi dengan bilangan pin I/O melebihi 200.
Pelekatan BGA dan FC
Pengikatan pakej BGA dan teknologi FC membawa kelebihan berikut:
• Bilangan pin I/O boleh menjadi sangat tinggi (1,000 hingga 2,000) dan MCM termaju memerlukan banyak pin I/O;
• Parameter elektrik parasit boleh dikurangkan dan impedans serta gangguan silang boleh dikurangkan sebanyak 5 hingga 10 kali ganda;
• Masa pematerian wayar logam boleh dipendekkan.
• Prestasi pelesapan haba yang lebih tinggi;
• Saiz lebih kecil.
CSP
Walaupun kemakmuran dan perkembangan BGA berjaya menyelesaikan kesukaran yang perlu dihadapi oleh QFP, pakej BGA masih tidak dapat sepenuhnya memenuhi keperluan produk elektronik terhadap peminiaturan, pelbagai fungsi atau kebolehpercayaan yang lebih tinggi dan tidak dapat seterusnya memenuhi keperluan peningkatan kecekapan pembungkusan atau mencapai kadar penghantaran intrinsik. Oleh itu, CSP pun muncul di pentas.
Dengan struktur yang setara dengan BGA, perbezaan antara CSP dan BGA terletak pada diameter bebola pateri yang lebih kecil, padang yang lebih halus dan ketebalan yang nipis supaya lebih banyak pin I/O boleh disediakan dalam kawasan pembungkusan yang sama, iaitu, ketumpatan pemasangan meningkat. Dengan kata lain, CSP ialah versi kecil bagi BGA.
Sehingga kini, CSP yang paling meluas digunakan ialah WLCSP dengan kelebihan berikut:
• Kedua-dua wafer dan komponen WLCSP boleh dihasilkan pada barisan pengeluaran dan pelan pengeluaran yang sama, dan pelaksanaan pengeluaran boleh dioptimumkan;
• Teknologi pembuatan silikon dan ujian pembungkusan seterusnya boleh dijalankan di tempat yang sama dengan tahap automasi pembuatan wafer dipertingkatkan;
• Kos ujian dan kos pelaburan boleh dikurangkan;
• Kerja logistik boleh dioptimumkan.
PCBCart Boleh Menangani Hampir Semua Jenis Permintaan Pemasangan PCB!
PCBCart mempunyai lebih daripada dua dekad pengalaman dalam pembuatan dan pemasangan papan litar reka bentuk tersuai untuk syarikat pelbagai saiz, kami mempunyai pengalaman luas bekerjasama dengan Makers dan OEM. Tidak kira teknologi apa yang diperlukan untuk projek Pemasangan PCB anda, kami boleh memasang papan litar anda dengan tepat seperti yang anda harapkan. Klik butang di bawah untuk mendapatkan sebut harga pemasangan litar secara PERCUMA!
Permintaan Sebut Harga Perhimpunan PCB
Sumber yang Berguna
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan SMT
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan BGA
•Pengenalan Ringkas tentang Jenis Pakej BGA
•Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualiti Pemasangan BGA
•Perbandingan antara QFP Padang Halus Ultra dan BGA serta Trend Perkembangannya
