Chip-on-Board Ambalajının Yüksek Performansı ADC Modülleri
Analog-dijik dönüştürücüler (ADC) analog dünya ve dijital işlem arasında sayısız elektronik sistemlerde kritik köprüdür. Tıbbi görüntüleme ve 5G Telekomünikasyondan bağımsız araçlar ve endüstriyel otomasyona, bu silikonun talep ettiği daha hızlı örnekleme oranları ve daha düşük güç tüketiminin arttırılmasına devam ediyor. ADC mimarisi ilerlemeleri – basit devreler için bir kez, kompakt bir yapı ve yüksek çözünürlükte ortaya çıktı.
Chip-on-Board (COB) Ambalaj Temelleri Anlamak
COB ambalajı temel olarak yarıklı bir pakette, yarıkırda (QFN) veya plastik çift şeritli paketler ile yapılır. Geleneksel olarak ambalajlarda, yarı iletken bir pakette, ek çerçeveler veya satılan toplarla dolu, o zaman baskılı bir devre kuruluna (PCB) monte edilir.
Doğrudan ek, birkaç temel avantaj sağlar. Paket vücudunun ortadan kaldırılması parasitik indükleme ve ek kablo uzunluğu ve kalıplaşmış bileşik dielektrikleri ortadan kaldırmak için parasitik indükleme performansı azaltır.Bu, yüksek hızlı ADC sinyalleri için özellikle kullanışlıdır, hatta bir plastik paketle ısıtılabilir.
Bununla birlikte, COB ambalajı da zorluklar getiriyor: çıplak ölüler mekanik stres, nem ve kirlenmeye karşı savunmasızdır.Encapsulation with glob-top epoxy or dam-and-fill bileşikleri gerekli ve termal genişlemenin (CTE) uygun katlanması, silikonun ölmesi ve encapsulant, performansın faydalarını korumak için gerekli olan yeniliklere sahiptir.
ADC Modülleri için COB Ambalajındaki Son Yenilikler
Son beş yıl, özellikle COB-packaged ADC modüllerine uygun bir yenilik dalgasına tanık oldu. Bu gelişmeler, yoğunluk, termal yönetim, sinyal bütünlüğü ve manufacturability. Aşağıda en önemli gelişmeler.
Gelişmiş Die Stacking ve 3D Entegrasyon
Modern yüksek çözünürlüklü ADC'ler genellikle hem analog ön hem de dijital sinyal işleme aşamalarını gerektirir. Geleneksel olarak, bunlar ayrı ölüler üzerinde üretilmiştir ve paketlenmiş yan mikrobumps. Bu 3D entegrasyon yöntemi, birden fazla ADC'nin dikey bağlantılarını sağlar - analog ve dijital bölümler arasındaki bağlantı noktalarını azaltırken, böylece analogları azaltır - sinyalleri (TSVs) veya bakır mikrobumps ile bir araya getirir.
Geliştirilmiş Termal Interfaces ve Substrate Malzemeler
Heat deployment yoğun olarak paketlenmiş COB meclislerinde kritik bir endişedir. ADC ölür, birkaç watt ve birden fazla ölü yığınla birlikte, termal flux yoğunluğu önemli ölçüde artırır. Ek olarak, PP substratları ile birlikte yüksek-termal-conductivity epoxies ile boron nitride veya elmas ile dolu gümüş ısı parçaları, 4350 / 4-B-bitki için ek olarak, 4-B-x hattın altında bulunan metaller için yeniden değiştirilir: geleneksel FR-4, izole edilmiş metal substratlar (IMS) veya seramik-onarım.
Micro-Bump Interconnects and Hybrid Bonding
Flip-çip COB toplantıları için, trend daha küçük ve daha güvenilir bir darbeye doğru.Seks pillar mikrobumps ile 20 μm'ye kadar ve 40 μm'nin sahalarını çalıştırıyor, daha düşük direnç ve daha düşük maliyetlidir.For tel-bonded COB için, bakır-to-copper bağı sater olmadan üç kez monte edilir - satılan kablolama ve kullanım riskini azaltır.
Entegre Pasif Bileşenleri ve Sistemi-Geçme (SiP)
Daha fazla miniaturize ADC modülleri, düşük çözünürlükte bulunan üreticiler veya çok fazla ısıtıcılar, çöp tabakaları içinde filtreye dayanıklı hale gelir ve bu entegrasyon, doğrudan COB substratı ile kombine edilebilir 0402 veya 0201 yüzey-kırık bileşenler yerine, üreticiler ince film direnişçileri veya multi-katmanterleri (MLCC) tek bir tek kullanımlık tabakadaki tüm işlevi azaltır.Bu entegrasyon, tümleşik katmanın kullanımını azaltır (parçalı güç bütünlüğünün iyileştirilmesi)
Gelişmiş Depolama ve Encapsulation Techniques
Hassas ölüleri ve tel bağlarını nem, şok ve CTE yanlış bir şekilde korumak önemlidir. Düşük elastik modulus ve yüksek adhesion ile hem de ek silik için eklenmiş silikler için geliştirilmiş olan yüzeyler için özel olarak geliştirilmiştir.Inkücut ve kapaklar için ısı geçişi olmayanlar ve kapiller ısınıyor.Inkülatörler film boyunca (film) için uygun şekilde ayarlanabilir.
ADC Modülleri için Wafer-Level Chip-Scale Ambalaj (WLCSP)
COB konseptlerini wafer seviyesine genişletmek, wafer- level çip-scale paketleme (WLCSP) her bir ölü için tam bir paket oluşturur, ancak yine de wafer. Re dağıtım katmanları (RDL) doğrudan ölüm boyutuna eklenir ve düşük maliyetli bir şekilde yüksek hacimli üretime izin verir.
ADC Performans ve Sistem Tasarımı için Bu Yeniliklerin Faydaları
Bu COB yeniliklerinin genel etkisi son kullanıcılar ve sistem tasarımcıları için somut faydalara dönüşür.
Yeni Sistem Mimarileri'nin Yapılabilirleri
Karşılaştırmalı modül büyüklüğü, sistem tasarımcılarının aynı gemideki daha fazla ADC kanalı dahil etmesine izin verir.In staged-array radarı veya büyük MIMO 5G baz istasyonları, örneğin, yüzlerce ADC kanalı gereklidir. COB modülleri sadece 5 mm × 5 mm ölçümler, anten kenarında yoğun bir ağ üzerinde ayarlanabilir ve sinyal işleme sağlayabilir. Benzer şekilde, taşınabilir ultrason sistemleri tek bir görüntüleme prototipine sığan 128 kanal ADC serisinden faydalanır.
Yüksek Çözünürlük ve Hızlandırma için Geliştirilmiş Signal Integrity
Kısa bağlantı tellerinden veya ince vuruşlardan gelen düşük parasitics, paket kapasitesinden sinyal bozulması nedeniyle iki biti kaybedebilir. 2 GSPS'de çalışan 14-bit ADC, işletim aralığındaki performansı koruyabilir.In sensitive ölçüm uygulamaları için, COB'de paketler veya otomatik test ekipmanları (ATE), gürültü zemini aşağıdaki şekilde dBFS'nin altında tutabilir.
Harsh Ortalarında İyileştirilmiş Güvenilirlik
COB modülleri, yüksek çözünürlükte ve CTE-eşitli substratlar, termal bisiklet, vibrasyon ve nem altında mükemmel bir güvenilirlik sergilemektedir. Otomotiv ve havacılık uygulamaları, 0.10C'ye karşı 0°C'ye karşı sönük sıcaklık hızları kırılmadan veya bağ tel yorgunluk kritiktir. En son enkaplar da agresif kimyasallara ve tuz spreyine karşı direnç sunar, petrol ve gaz sondajlarında COB ADC'lerin kullanımını genişletir, alt delikli araçlama ve askeri elektronik.
Üretim Verimliliği ve Maliyeti Azaltılması
COB ambalajı tarihsel olarak daha fazla manuel kullanım ve dikkatli işlem kontrolü gerekli olsa da, otomasyon ilerlemeleri (yıldaki toplam 10.000 birim gibi), COB montajı genel sistem seviyesinden% 20'yi aşan maliyetlerden% 30 daha ucuza kadar azaltılabilir.
Anahtar Uygulama Alanları COB ADC Innovation
Telekomünikasyon ve Yazılım Savunmalı Radyo
5G ve ötesinde ADC'ler bant genişliği ile 1 GHz'yi ve dinamik aralığı aynı anda birden çok taşıyıcıyı sayısallaştırmaya yetecek kadar gerektirir. COB modülleri pasifler ve yüksek çözünürlükli yüzeyler artık uzaktan radyo kafalarında standarttır (RH) ve küçük hücreler. ADC'yi tek bir pakette dijital predistortion (DPD) geri bildirim döngüsü ile entegre etme yeteneği geciken gecikmeli ve basitleştirici tahta tasarımını azaltır.
Tıbbi Görüntüleme ve Tanı Ekipman
Portre ultrason, dijital X-ray ve MR alıcıları düşük maliyetli, yüksek çözünürlüklü ADC'leri küçük form faktörlerinde talep ediyor. COB yenilikleri, 1 cm2 alanı içinde sığan 16-bit, 250 MSPS ADC'leri, çoklu uygulama transducer dizilerinin doğrudan sensörde sayısallaştırmasına olanak sağlıyor. Bu, analog kablo sinyalini azaltır ve daha kesin görüntü yeniden yapılandırmasını sağlar.
Otomotiv Gelişmiş Sürücü-Assistance Systems (ADAS)
LIDAR, radar ve kamera tabanlı ADAS sistemleri, yüksek dinamik aralık ve geniş çalışma sıcaklık aralıkları ile ADC'leri gerektirir.CTE-mühendisli substratlar AEC-Q100 güvenilir testlerden geçer. Kompakt ayak izi, performanstan ödün vermeden önce yan yana LIDAR birimlerine entegrasyon sağlar.
Industrial and IoT Sensör Ağı
Fabrika otomasyonu, vibrasyon izleme ve enerji hasat sensörleri ultra-düşük güç COB ADCs'den faydalanıyor.Muhteme düzeyinde paketlemedeki son yenilikler ADC'leri 10 kSPS'de örnekleme yaparken, küçük boyutlu kablosuz sensörler için uygun hale getirir.
Mevcut COB Teknolojisinin Zorlukları ve Sınırları
Birçok avantaja rağmen, ADC modülleri için COB ambalajı engeller olmadan değildir.ETHFLT:0) ⁇ yönetimi) çok daha zorlu uygulamalar için en iyi şekilde kullanılan yüksek çözünürlükte; hatta gelişmiş TIMs ile bile, epoxy tabakasının ısı direnci 1 mm'yi aşabilir ve bazen buharlı hava durumu veya sıvı soğutma sistemi dahil edilir.
Future Outlook: COB ADC Modüllerinin Sonraki Yılı
COB inovasyonun yörüngesi yavaşlama belirtileri gösteriyor. Araştırmacılar ADC modülü performansını daha da artıracak birkaç umut verici yön keşfediyorlar.
Esnek COB Altstrates
İnce, esnek poliimide veya sıvı kristal polimer (LCP) substratlar COB ADC modüllerinin giyilebilir cihazlara entegre edilmesine izin verecek, akıllı tekstiller ve eğrili dizi sensörler. Erken prototipler, 5 mm'lik bir yarı yarıya performans bozulmadan yararlanabilecek ADC'ler göstermiştir.
Dijital ve RF ile Heterojen Bütünleşme
Future COB ADC modülleri muhtemelen sadece analog ve dijital dönüştürücü aşamalar dahil etmeyecektir, aynı zamanda dijital sinyal işlemcileri (DSP), hafıza ve hatta RF ön uç bileşenler - tüm aynı substratta. Bu sistem-in-package (SiP) yaklaşımı, iyi tanımlanmış bir radyo (SDR) çözümleri tek bir pakette otomatik olarak otomatik olarak dağıtacaktır.
AI-Assisted Design ve Process Control
Makine öğrenme algoritmaları, kabloların yerleştirilmesini optimize etmek için geliştiriliyor, yeraltı malzemelerinin akışı ve zemin aracılığıyla ısıtılabilir. Bu, üretim sırasında yeni bir COB tasarımı ve verim elde etmek için gereken süreyi azaltacaktır. Gerçek zamanlı işlem izleme optik koherence tomografi (OCT) kullanılarak yapılan izleme işlemi, alt dolum katmanında boşluk tespit edebilir, canlı ayarlamalara izin verir.
Yeni Altstrate Malzemeler: Glass ve Silikon Interposers
Cam substratlar mükemmel boyutlu stabilite ve düşük dielektrik kaybı sunar, onları yüksek frekanslı ADCs için ideal hale getirir. TSV'li Silikon interposcular, 10 μm'nin altına otobüsle patlamayı destekler.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Chip-on-board ambalajı basit bir ölü-tavı tekniğinden, kompakt, yüksek performanslı ADC modülleri için teknoloji etkinleştirmiştir. En son yenilikler - ölmekte olan, gelişmiş ısı arabirimleri, mikro-bumple bağlantıları, gömülü pasifler ve gelişmiş encaplar - modern elektronik sistemlerin kritik gereksinimlerine sahip olacaktır: daha küçük boyut, daha yüksek hız, daha iyi güvenilirlik ve daha düşük maliyet. ADCs Telekomünikasyon, tıbbi, otomotiv ve endüstriyel ekipman, COB ambalajlar, daha iyi bir sonraki esnek nesildeki gelişmelerin ön planda kalacaktır.
COB ambalaj trendleri hakkında daha fazla okuma için, COB montajlarında referans:0)Analog Cihazlarının yüksek hızlı dönüştürücüler için COB'nin teknik genel bakışı).