Gelişmiş paketleme teknolojileri elektronik tasarımın manzarasını yeniden şekillendiriyor, özellikle ADC çiplerinde ısıyı yönetmek artık modern iletişim, araçlama ve görüntüleme sistemleri kalbine geri döndükten sonra, veri oranları ve karar gereksinimleri sıkılaştırıyor, bu parçalardaki ısı kontrolü, ADC çiplerinin ısı kontrolü, yüksek çözünürlükte ısınmış olan ısı mekanizmalarınarak, bu performansa devam eden bu performansa ilişkin önemli bir tasarımdır.

Yüksek Performanslı ADCs'lerde Heat'in Büyülülüğü

Yüksek hızlı ADC'lerin işletim ilkeleri doğal olarak önemli bir termal enerji yaratır. Yüksek çözünürlüklü dönüştürücüler, boru hattı veya başarı bazlı kayıt defterini kullananlar gibi, ikinci veya hatta konservasyonelleri başına getirirler, yüksek çözünürlükte yükseltilebilirler ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunanlar ve yoğun dijital düzeltme mantığını sağlar.

ADC çiplerindeki ısı birikimi, birkaç performans-düşük etkiler olarak ortaya çıkıyor. Junction sıcaklık artışı, CMOS transistörlerinde sızıntıları artırıyor ve bu yanlış eşleştirmeleri doğrudan dinamik olmayanlara dönüştürüyor.Daha eleştirel, sıcaklık gradyanları ve aşırı dereceden bağımsız aralıklardaki artışlar, yanlış değişken hızlar (SFDR) bozulmaya yol açıyor.Reliability ayrıca yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Geleneksel termal yönetim yaklaşımları, büyük ısı bataklığı veya zorla hava soğutmasını, sistem seviyesindeki semptomları ele almak gibi, ancak çip seviyesinde ısı çıkarmanın temel problemini çözmeyin.Grupla bağlantıdan gelen ısı direnci her arayüze en aza indirmek gerekir.Bu, gelişmiş paketleme teknolojilerinin en önemli etkisini yapıyor.

Gelişmiş Ambalaj Adresleri Termal Yönetim

Gelişmiş ambalaj, elektrik, mekanik ve termal çiplerin özelliklerini geliştiren geniş bir dizi teknik içeriyor. ADC çipleri için, üç birincil paketleme yaklaşımı termal oyun değiştirici olarak ortaya çıktı: üç boyutlu yığınlama, flip-çiz ek ve yüksek performanslı termal arayüz malzemelerinin kullanımı.

3D Ambalaj ve Ahşap Ahşap Mimariler

Üç boyutlu ambalaj, birden fazla ölüyü dikey olarak ve onları kullanarak bağlantı kurmakta veya çoklu ince tabakalarda aktif devreleri azaltır, üst üsteki kavim ısısını azaltır.İkinci olarak, dikey yığınlama, sıcak noktalardan farklı bir ısı yolu oluşturur.İlk olarak, genellikle çiftleri birbirine bağlayan, genellikle tabakaya kadar aktif devreleri azaltır ve üst düzeyli ısıtır.

Bununla birlikte, 3D ambalajlar da tabakalar arasındaki ısıtımı da tanıtmaktadır. Sıcak bir dijital katman, doğrudan yukarıda veya aşağıda bulunan hassas bir analog katmanın ısısını yükseltebilir.Sürper ısıtıcı zemin planlayıcı ve termal TSV serisinin eklenmesi bu sorunu azaltmak için gereklidir.

Flip-Chip Ambalaj

Flip-çiçek ambalajı, ölülerin tükendiği ve doğrudan satılan substratlara eklendiği yerde, periphery'ye kadar farklı termal faydalar sunar, ısının yüzeyden düzgün bir şekilde çıkartılabilir.Bu, tel-bond pedlerin yakınında sıklıkla biçimlenen ve direnen sıcak noktaları ortadan kaldırır. Çünkü bumpsor ısıtma, en yüksek ısıya karşı kapalıdır.

ADCs için, flip-çiçek montaj ayrıca yüksek frekanslı performansı geliştiren ve sinyal yansımalarının neden olduğu güç dağıtımını azaltır. Daha düşük parasitik ve daha iyi ısı iletkenliği kombinasyonu, yüksek hızda ADCs işletim için tercih edilen seçimi yapar.

Termal Interface Malzemeler

En iyi ölü-dak yöntemi ile bile, ADC paketleri için ısıtılmış ve yüzeylere veya soğutma çözümüne uygun olan dış ısı pompası arasında bir termal bariyer vardır.

TIM'lerin termal iletkenliği dramatik bir şekilde gelişmiştir, 10 W/m·K'yı aşan bazı malzemelerle, 0.2 W/m·K hava ile kıyaslanamaz. yüksek çözünürlük ADC ve çipler için, TIM ve uygulama kalınlığı seçimi kritiktir. Çok kalın olmayan bir ısı direnci, çok ince olan bir tabakanın tüm boşlukları dolduramaz.

Ek Gelişmiş Ambalaj Teknikleri

Üç temel teknik ötesinde, diğer birçok ambalaj yenilikleri ADC çiplerinde termal yönetime katkıda bulunur.

Gömülü Soğutma ve Mikrofluidic Kanallar

Bir çipten ısı çıkarmak için en doğrudan yollardan biri, 100 W /cm2'yi aşacak kadar soğuk bir soğutma, harici paketin içinde bile, radar, baz istasyonlarında kullanılan ADCs için, yüksek hızlı test ekipmanları, güç kesintileri 100 W /cm2'yi aşabilir, mikrofluidic soğutma, kullanılabilir bir sıcaklıktaki dış paketin yüzeyi iyi tutabilir.

Mikrofluidic kanalların entegrasyonu, ADC'nin altında doğrudan karmaşık mikro kanal ağlarını üretmek için dikkatli bir tasarım gerektirir ve serin sular veya ısıtılmış sular gibi serinleştiriciler genellikle kapalı-loop recirculation sistemleri ile ısıyı uzak bir ısı değiştirici ile kullanılır.

Heterojen integral ve Interposers

Heterojen entegrasyon, farklı bir işlem teknolojilerinin tek bir paket haline getirilmesini içerir. ADCs için, bu genellikle yüksek performanslı bir analog bebek, bir BiCMOS veya SiGe sürecinden sonra analog bir CMOS node. Silikon interposers ile bağlantıdan geri kemiğine kadar çalışır.

Yüksek termal iletkenliği olan bir arastırma kullanarak, silikon (yaklaşık 150 W /m·K) veya hatta elmas benzeri karbon kaplamaları, ADC'nin ölmesi ve dış soğutma çözümü arasındaki termal direnci önemli ölçüde azaltabilir.

ADC Termal Performans için Gelişmiş Ambalaj Faydaları

Bu ambalaj yeniliklerinin genel etkisi, ADC çiplerinin termal özelliklerinde ölçülebilir bir gelişmedir. En acil fayda, belirli bir güç dağılımı için üst üste bir ısının azaltılmasıdır. Bu doğrudan işletim sıcaklık aralığında daha iyi lineerliğe, daha düşük gürültüye ve yüksek bir ENOB'ye dönüştürür.

Geliştirilmiş termal yönetim de daha yüksek işletim frekanslarına olanak sağlar. Çünkü termal limit yükseltilir, ADC, maksimum kavim sıcaklığının aşılması olmadan daha yüksek hızlarda saatlenebilir. Bu özellikle yazılım tanımlı radyo ve 5G altyapısında, bant genişliğinin sürekli olarak örnekleme oranlarına sahip olduğu, ısı geçişinin tüm sistemdeki değişiklikler sırasındaki gecikmeleri (MTBF) azaltır.

Uzay ve ağırlık tasarrufu başka bir önemli avantajdır. İyi paketli ADC ısıyı verimli bir şekilde dağıtabilir, hassas gerilim referansları veya düşük yükseltici yükselteçler gibi, havali müdahaleye sebep olmadan, savunma ve taşınabilir araçlama uygulamaları, bu termal kompaktlık yoğun yönetim ve genel ürün ayak izi için daha yakınlaştırılabilir.

Gelişmiş Ambalajlı Çizimde Zorluklar

Açık avantajlarına rağmen, ADC çipleri için gelişmiş ambalaj benimsemesi birkaç katkıda bulunmamış zorlukla karşı karşıyadır. 3D yığınlama, Flip-çizli kanal ve mikrofluidic kanal etching, yüksek çözünürlükte, düşük hacimli araç ve üretim maliyetlerini artırır.

Termal yönetim giderek çip tasarımcısı, paketleme mühendisi ve sistem bütünleyicisi ile birlikte, paket malzemelerinin doğru modelleri ile, ölüm kalınlığı ve termal sınır koşulları arasında karmaşıklık gerektirir.Bu işbirliği yaklaşımı, tasarım döngüsüne karmaşıktır ve her organizasyonda mevcut olmayabilir.

Sıcaklık stresi altında yeniden kullanılabilirlik testleri de gelişmiş paketler için daha fazla dahil edilir.Pekizal yol, JEDEC JESD22 gibi planlanan ürün ömrü boyunca sabit bisiklet ve güçle ilgili hız testlerini içerecektir.

ADCs için Termal Ambalajda Gelecek Yol

Önümüzdeki birkaç araştırma yolu, ADC çiplerinin termal yönetimini gelişmiş ambalaj yoluyla daha da artırmaya söz veriyor. En umut verici avenues, sentetik elmas tabakalarının ısı yayıcı veya substrat malzemesi olarak entegrasyonudur. Elmasın 2000 W/m·K, savunma ve havacılıkta kullanılan yüksek performanslı ADC'ler için, elmas ısıtıcıların maliyeti son yıllarda önemli ölçüde azaldı, ve elmas tabakalarının temizlenmesi veya yapıştırması için süreçler hala maturingtir.

Başka bir sınır, termal simülasyonun en büyük ihtiyaç duyduğu organik şekillerle tasarlanmıştır. 3D-printed metal yapıların hem yüksek termal iletkenlik hem de termal genişleme katsayılarına uygun olarak yapılandırılabilir.

Paket seviyesinde aktif soğutma, dış tesisatı gerektiren bir soğutma modülü kullanarak, otomatik veya uzaktan kurulumlar için, bu pompalar da aktif bir gelişim altındadır. Bu pompalar, şu anda MEMS süreçleri kullanılarak ve doğrudan paket substratına gömülüdür, dışlanmış bir soğutma modülü oluşturabilir. ADCs için mobil veya uzaktan kurulumlar için, bu tür gömülü soğutmanın pratik olarak kullanılabilir hale getirilebilir.

Son olarak, doğrudan elektronik tasarım otomasyonuyla çalışan termal simülasyon araçlarının devam ettiği ilerleme (EDA) yazılımlar, ADC tasarımcılarının tasarımdaki en erken aşamalarından termal düşünceler dahil etmek için daha kolay hale gelecektir. Bu araçlar ADC ürünlerinin hızlı araştırmalarına izin verecektir - kat sayarlar, TSV dezenfekte malzemeler, ısı bataklıkları - bu araçların birden fazla prototipleri için gerek kalmadan, termal yönetim için gelişmiş ambalajların benimsenmesi daha erişilebilir hale gelecektir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Gelişmiş ambalaj, ADC çiplerinde birincil ısı performansın belirleyicisine destek veren bir rolden geçti. 3D yığınlama, Flip-çip ek, yüksek iletkenlikli termal arayüz malzemeleri, gömülü mikrofluidic soğutma ve her biri, transistör ve çevre çevresi arasındaki ısı direncin azaltılmasına katkıda bulunuyor.

Zorluklar maliyet, üretim karmaşıklığı şeklinde kalır ve ambalaj seçeneklerinin termal etkilerini anlamak artık bir niş uzmanlık yerine temel bir rekabettir.ADC çiplerinin bir sonraki nesli yalnızca analog sinyalleri daha düşük hale getirecektir. mühendisler için yüksek hıza bağlı olan sistemler tasarlar, yüksek çözünürlük ADC'lerin termal taleplerini kavrayacaktır, gelişmiş bir ambalaj tasarımı.