Paket IC rongga terbuka adalah paket sirkuit terintegrasi yang menjaga area die tetap terbuka atau tertutup rapat ringan untuk akses. Mereka mendukung pengujian, penyetelan, pemeriksaan termal, dan fungsi celah udara sambil mempertahankan jejak pemasangan permukaan standar. Artikel ini memberikan informasi tentang struktur, opsi, perilaku, aplikasi, kebutuhan tata letak, keandalan, dan kasus penggunaan yang tepat.
Ikhtisar Paket IC Rongga Terbuka
Paket IC rongga terbuka (juga disebut paket tutup terbuka atau rongga udara) adalah paket sirkuit terpadu khusus yang sengaja menjaga ruang terbuka di atas chip. Cetakan silikon dipasang di dalam bodi plastik atau keramik dan dihubungkan dengan kabel kecil atau benjolan flip-chip. Alih-alih menutupi semuanya dengan bahan cetakan, tutup atas dibiarkan atau hanya terpasang ringan, sehingga area cetakan dan rongga tetap terbuka dan mudah dijangkau.
Istilah Umum untuk Paket IC Rongga Terbuka
Perusahaan yang berbeda mungkin menggunakan nama yang sedikit berbeda untuk paket IC rongga terbuka, bahkan ketika artinya hampir sama. Kemasan tutup terbuka atau rongga terbuka menggambarkan badan paket dengan rongga mati yang masih terbuka karena tutupnya belum disegel. QFN/QFP rongga udara mengacu pada paket bergaya QFN atau QFP yang menjaga celah udara di atas cetakan alih-alih mengisi ruang dengan senyawa cetakan padat. Paket plastik rongga terbuka (OCPP) adalah kemasan plastik yang dibuat atau dimodifikasi sehingga cetakan berada di rongga terbuka yang nantinya dapat dienkapsulasi kembali.
Bagian Internal Paket IC Rongga Terbuka
• Substrat atau bingkai timah: Bingkai tembaga atau laminasi yang menahan pin dan bantalan termal.
• Area pemasangan mati: Bantalan tengah tempat cetakan silikon dipasang dengan epoksi atau solder.
• Interkoneksi: Ikatan kabel atau tonjolan flip-chip yang menghubungkan cetakan ke lead.
• Dinding rongga: Cincin plastik atau keramik yang membentuk ruang terbuka di atas cetakan.
• Opsi tutup: Tutup logam atau keramik yang dapat ditambahkan nanti untuk menutup rongga.
Opsi Konfigurasi untuk Paket IC Rongga Terbuka
Paket IC rongga terbuka dapat dibangun dengan beberapa cara berbeda, tergantung pada seberapa banyak akses ke cetakan yang diperlukan dan seberapa banyak perlindungan yang diperlukan. Paket tanpa tutup memiliki rongga yang benar-benar terbuka, sehingga cetakan terbuka sepenuhnya. Ini memberikan akses maksimum untuk pengujian, penyelidikan, dan pengerjaan ulang. Paket tutup parsial menggunakan tutup rendah atau berjendela, yang menutupi rongga tetapi masih menyisakan beberapa bukaan, sehingga ada campuran akses dan perlindungan dasar. Paket bertutup penuh memiliki tutup logam atau keramik tertutup, memberikan perlindungan yang mendekati IC produksi normal.
Dalam banyak proyek, paket IC rongga terbuka tanpa tutup digunakan terlebih dahulu selama pengujian laboratorium awal. Versi tutup parsial datang berikutnya ketika beberapa perlindungan diperlukan, tetapi akses terbatas harus dipertahankan. Versi bertutup penuh digunakan ketika desainnya hampir final, dan perilaku harus sangat cocok dengan produk jadi, sambil tetap memulai dari platform paket IC rongga terbuka yang sama.
Pilihan Interkoneksi dalam Paket IC Rongga Terbuka
Paket IC rongga terbuka mengacu pada struktur paket di mana cetakan ditempatkan di dalam rongga terbuka. Istilah ini menggambarkan konstruksi paket fisik dan tidak mendefinisikan bagaimana cetakan terhubung secara elektrik ke kabel paket.
Dalam paket rongga terbuka, dua metode interkoneksi biasanya digunakan: wire-bond dan flip-chip. Dalam konfigurasi ikatan kawat, cetakan dipasang menghadap ke atas, dan bantalan ikatan di sekitar perimeter die dihubungkan ke bingkai utama menggunakan kabel logam tipis. Loop kawat ini tetap terlihat, yang memungkinkan inspeksi visual dasar dan menyederhanakan pemeriksaan selama pengujian.
Dalam konfigurasi flip-chip, die dipasang menghadap ke bawah dan dihubungkan ke paket melalui tonjolan solder atau pilar logam. Struktur ini memperpendek jalur listrik antara cetakan dan paket, mengurangi efek parasit dan memungkinkan kepadatan pin yang lebih tinggi dan peningkatan kinerja sinyal. Karena interkoneksi tidak terekspos, pemeriksaan langsung dan pengerjaan ulang lebih terbatas.
Dalam praktiknya, beberapa paket rongga terbuka menggunakan interkoneksi ikatan kawat selama pengembangan awal dan kemudian transisi ke flip-chip ketika jumlah pin atau bandwidth yang lebih tinggi diperlukan.
Perilaku Termal Paket IC Rongga Terbuka
Paket IC rongga terbuka dapat memindahkan panas lebih mudah daripada paket plastik cetakan penuh. Karena senyawa cetakan lebih sedikit dan terkadang tutup yang lebih tipis atau tidak ada, panas memiliki jalur yang lebih pendek dari cetakan ke udara atau ke heatsink. Ini dapat menurunkan resistansi termal dari die ke ambient dan membantu menjaga suhu sambungan dalam kisaran yang aman.
Dengan rongga yang lebih terbuka, juga lebih mudah untuk mencoba bahan antarmuka termal yang berbeda, tekanan kontak, dan bagian pendingin. Untuk IC padat daya, paket IC rongga terbuka sering digunakan untuk menyesuaikan dan menyempurnakan pengaturan pendinginan sebelum beralih ke paket cetakan akhir yang lebih berfokus pada biaya.
Rongga Udara dalam Paket IC Rongga Terbuka
Dalam beberapa paket IC rongga terbuka, ruang berisi udara di dalam rongga adalah bagian fungsional dari perangkat daripada produk sampingan dari struktur paket. Kehadiran udara secara langsung mendukung bagaimana komponen tertentu berinteraksi dengan lingkungannya.
Untuk perangkat optik, diperlukan jalur cahaya yang jelas, yang dapat disediakan oleh rongga terbuka atau tutup jendela transparan. Demikian pula, MEMS dan sensor lingkungan mengandalkan rongga yang memungkinkan tekanan, suara, atau gas mencapai elemen penginderaan tanpa halangan.
Rongga udara juga penting dalam aplikasi RF dan gelombang mikro. Ketika udara berfungsi sebagai dielektrik di atas jejak sinyal, resonator, atau antena, kinerja listrik dapat meningkat karena kerugian dielektrik yang lebih rendah. Sebaliknya, overmold plastik padat dapat memblokir atau mengubah sinyal ini dan menurunkan perilaku perangkat.
Aplikasi Paket IC Rongga Terbuka
MEMS dan Perangkat Sensor
Paket IC rongga terbuka digunakan untuk menampung sensor MEMS seperti akselerometer, giroskop, dan sensor tekanan dalam aplikasi penginderaan gerak, posisi, dan lingkungan.
IC Optik dan Berbasis Cahaya
Mereka diterapkan dalam sirkuit optik dan berbasis cahaya, termasuk fotodetektor, sumber cahaya, dan modul pemancar atau penerima optik untuk tugas data, pencitraan, dan penginderaan.
Ujung Depan RF dan Penguat Daya
Format rongga terbuka digunakan di ujung depan RF dan penguat daya yang ditemukan di tautan nirkabel, modul komunikasi, dan rantai sinyal frekuensi tinggi.
Keandalan Tinggi dan Elektronik Dirgantara
Paket-paket ini mendukung elektronik kedirgantaraan dan keandalan tinggi, di mana cetakan telanjang digunakan dalam sistem kontrol, penginderaan, dan komunikasi yang sangat penting.
Prototipe Sinyal Campuran dan Analog
Mereka diterapkan dalam IC prototipe sinyal campuran dan analog yang digunakan di laboratorium dan papan evaluasi untuk memvalidasi jalur sinyal, skema biasing, dan ujung depan analog sebelum produksi penuh.
Program Produksi dan IC Kustom
Paket IC rongga terbuka juga digunakan dalam produksi dan program IC khusus yang melayani pasar khusus seperti kontrol industri, peralatan medis, sistem otomotif, dan infrastruktur komunikasi.
Jejak PCB untuk Paket IC Rongga Terbuka
Banyak paket IC rongga terbuka dibuat agar sesuai dengan garis besar gaya QFN umum, sehingga mudah dimasukkan ke dalam tata letak PCB standar. Jumlah pin dan susunan pin biasanya mengikuti pola QFN yang sudah dikenal, dan bantalan termal yang terbuka disimpan dalam posisi dan bentuk yang sama dengan versi cetakan.
Karena itu, pola tanah PCB yang direkomendasikan seringkali sama untuk paket rongga terbuka dan cetakan. Desain PCB tunggal dapat mendukung build awal dengan paket IC rongga terbuka untuk akses dan penyetelan dan build selanjutnya dengan versi yang sepenuhnya dicetak atau ditutup sepenuhnya, dengan sedikit atau tanpa perubahan pada papan.
Kapan Menggunakan Paket IC Rongga Terbuka?
Kebutuhan Akses Die Langsung
Pilih paket IC rongga terbuka ketika cetakan harus dapat dijangkau untuk penyelidikan, pengerjaan ulang, atau pemantauan ketat selama pengembangan dan pengujian.
Kebutuhan Celah Udara Optik, MEMS, dan RF
Gunakan kemasan rongga terbuka saat sirkuit membutuhkan celah udara agar jalur optik, gerakan MEMS, atau struktur RF berfungsi dengan benar.
Jejak yang Kompatibel dengan QFN dengan Opsi Masa Depan
Pilih gaya ini ketika proyek membutuhkan jejak seperti QFN sekarang tetapi dapat beralih ke paket yang sepenuhnya dicetak atau ditutup sepenuhnya nanti tanpa mengubah PCB.
Evaluasi Termal dan Tutup di Build Awal
Paket IC rongga terbuka sangat membantu ketika pembuatan awal harus mengevaluasi heatsink, bahan antarmuka termal, tutup, atau jendela yang berbeda sebelum menyelesaikan paket.
Aplikasi Bare-Die
Mereka dapat mendukung lingkungan dengan keandalan tinggi di mana cetakan telanjang membutuhkan kemasan yang fleksibel sambil menjaga ukuran dan biaya tetap terkendali.
Kesimpulan
Paket IC rongga terbuka menawarkan akses die terkontrol sambil mempertahankan kompatibilitas dengan tata letak gaya QFN umum. Mereka mendukung pengujian, pengoperasian celah udara, dan evaluasi termal sebelum penyegelan akhir. Dengan metode penanganan, desain, dan penyegelan yang tepat, paket ini dapat memenuhi kebutuhan keandalan dan mendukung penginderaan, RF, prototipe, dan program IC khusus tanpa perubahan PCB besar.
Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]
Bagaimana paket IC rongga terbuka dibandingkan dengan biaya QFN cetakan?
Paket IC rongga terbuka lebih mahal per unit daripada QFN cetakan karena langkah-langkah pemrosesan ekstra dan volume produksi yang lebih rendah.
Batasan apa yang berlaku untuk ukuran cetakan dan jumlah pin dalam paket IC rongga terbuka?
Mereka mendukung ukuran cetakan kecil hingga sedang dan jumlah pin; cetakan besar atau jumlah pin yang tinggi memerlukan desain rongga udara khusus atau keramik.
Penanganan khusus apa yang diperlukan paket IC rongga terbuka di lantai produksi?
Mereka memerlukan kontrol ESD yang ketat dan penanganan yang hati-hati hanya oleh badan paket, tanpa kontak atau aliran udara di atas kabel cetakan dan ikatan yang terbuka.
Bisakah paket IC rongga terbuka dikerjakan ulang setelah perakitan PCB?
Ya, tetapi pengerjaan ulang harus dibatasi pada beberapa siklus panas terkontrol dan gunakan pembersihan lembut untuk menghindari kerusakan rongga dan kabel ikatan.
Bagaimana paket IC rongga terbuka digunakan dalam pengujian ATE dan laboratorium?
Mereka ditempatkan di soket atau papan uji bergaya QFN yang menjaga rongga tetap dapat diakses sambil tetap kompatibel dengan peralatan uji standar.
Apa kelemahan utama dibandingkan dengan paket cetakan sepenuhnya?
Mereka lebih sensitif terhadap kontaminasi dan kerusakan mekanis, memerlukan kontrol penanganan yang lebih ketat, dan tidak cocok untuk lingkungan yang keras kecuali disegel nanti.
