Þrír helstu pökkunarferli fyrir CMOS skynjara: CSP, COB og PLCC útskýrðir

CSP stendur fyrir Chip Scale Package. Eins og nafnið gefur til kynna er lykilatriði þess að pakkningastærðin er næstum eins og kjarnastærð flísarinnar sjálfrar. Samkvæmt staðli er hlutfall kjarnaflatar og pakkningasvæðis venjulega ekki yfir 1:1,1

Ferlisflæði:

CSP er umbúðaform sem unnið er á oblátustigi. Grunnferlið felur í sér að vinna beint úr örlinsunum og litasíunum (ef þörf krefur) á fullbúnu hringrásarskífunni, fylgt eftir með því að mynda kúlurist í gegnum höggferli og að lokum skera oblátuna í einstakar skynjaraeiningar. Í framleiðslu á myndavélareiningum eru skynjarar sem nota CSP umbúðir venjulega festir beint á PCB með því að nota SMT staðsetningarvélar.

COB stendur fyrir Chip On Board. Þetta er umbúðatækni þar sem beinn deyja er beintengdur og tengdur við endanlega hringrásartöfluna

Ferlisflæði:

COB ferlið er flóknara, fyrst og fremst framkvæmt á einstökum flísum, og krefst venjulega Class 1000 eða jafnvel Class 100 hreinherbergi.

1. Tengja: Hreinsuðu flögurnar (Die) eru festar á tiltekinn stað á PCB með því að nota varmaleiðandi epoxýplastefni (td silfurmauk).
2. Herðing: Silfurmaukið er hert með upphitun og festir flísina þétt
3. Vírbinding: Með því að nota gull- eða álvíra eru púðarnir á flísinni tengdir við samsvarandi púða á PCB með hitaþjöppunartengingu, úthljóðssuðu eða hitahljóðsuðu.
4. Prófun og þéttingu: Forprófun á rafmagni er framkvæmd. Sérstakt svart epoxý eða plastefni er síðan skammtað til að hylja flísina og gullvíra til verndar. Þessu er fylgt eftir með lokameðferð og fullkominni prófun.

PLCC stendur fyrir Plastic Leaded Chip Carrier. Þetta er eldri gerð af yfirborðs-festingarpakka þar sem leiðslur ná frá öllum fjórum hliðum pakkans og beygjast niður í "J"-leiðarastillingu.​

Ferlisflæði:

1. PLCC pökkun felur í sér for-pökkun á flísinni til að mynda sjálfstæðan íhlut með stöðluðu lögun og pinna.​
2. Kubburinn er festur á blýgrind
3. Innri raftengingar eru gerðar með vírtengingu
4. Samsetningin er mótuð og hjúpuð með plastefni
5. Myndaður PLCC skynjari, sem staðalbúnaður, er festur á PCB með endurflæðislóðun.

Kostir:

• Ofur-lítil stærð styður smækkun útstöðvatækja, sérstaklega hentug fyrir örmyndavélar í farsímum, snjallúrum o.s.frv., lágmarkar skynjarastærðina og sparar pláss fyrir linsueiningar.​
• Framúrskarandi rafafköst: Stuttar samtengingarleiðir draga úr merkjatapi og bæta gagnaflutningshraða
• Góð skilvirkni hitaleiðni: Þunnt umbúðalagið og engin hindrun í festingum auðvelda hitaleiðni frá skynjaranum.

Ókostir:

• Miklar kröfur um nákvæmni í vinnslu leiða til umtalsvert hærri pökkunarkostnaðar en hinar tvær aðferðirnar
• Léleg ljósgeislun: Glerhlífðaryfirborðið getur valdið draugum vegna innsogs bakljóss, sem hefur áhrif á myndgæði CMOS skynjara.
• Veik mengunarþol: Þó að það sé endurvinnanlegt hefur það samt ákveðnar kröfur um framleiðsluumhverfið.

Kostir:

• Mikill áreiðanleiki: Sambland af plastpakkningu og málmblýgrind veitir framúrskarandi högg- og titringsþol
• Þægileg uppsetning og endurvinnsla: J-laga pinnar auðvelda endurflæðislóðun og auðvelt er að taka í sundur.​
• Stöðugt merkjaafköst: Sanngjarn pinnahæð dregur úr víxltali milli pinna, hentugur fyrir miðlungs-merkjasendingu.​

Ókostir:

• Stór pakkningastærð gerir það að verkum að það getur ekki uppfyllt smækningarþarfir ör CMOS skynjara
• Takmarkaður pinnaþéttleiki, sem gerir það erfitt að laga sig að flóknum skynjaraflögum með miklum fjölda pinna
• Meðalafköst hitaleiðni: Lítil hitaleiðni plastefna gerir það að verkum að það hentar ekki fyrir-aflskynjara.

Kostir:

• Verulegur kostnaðarkostur: Útrýma sviga og óháðum pökkunarferlum, sem leiðir til lægsta efnis- og vinnslukostnaðar.
• Lægsta umbúðahæð, sem stuðlar að heildarþynningu einingarinnar og hentar fyrir tæki sem eru viðkvæm fyrir þykkt.​
• Þroskað ferli og mikil samþætting: Styður fjöl-flíssamhliða-hvarflagsumbúðir, með dauða pixlahraða sem er stjórnað innan 5 af hverjum 100.000.​

Ókostir:

• Mjög léleg viðhaldshæfni: Ekki er hægt að skipta um lausa flís fyrir sig eftir pottun, því þarf að skipta um allt undirlagið ef bilun verður.
• Strangar kröfur um framleiðsluumhverfið: PCB-festing krefst ryk- og rakavarna, þar sem berar flísar eru næmar fyrir mengun.
• Langur vinnslutími og miklar sveiflur í ávöxtunarkröfu, krefst strangrar vinnslustjórnunar.

• CSP umbúðir eru kjarnavalið fyrir smækkun CMOS skynjara, sérstaklega fyrir örmyndavélar í flytjanlegum tækjum eins og farsímum og snjallúrum. Það getur lágmarkað skynjarastærðina og sparað pláss fyrir linsueiningar
• Vegna stærðartakmarkana eru PLCC umbúðir aðeins notaðar í fáa CMOS skynjara með lausar kröfur um stærð, svo sem snemmbúnar eftirlitsmyndavélar eða iðnaðarskynjara með lágri-upplausn, og hefur verið skipt út smám saman.​
• Þrátt fyrir að COB umbúðir séu með lægstu hæðina, krefjast þær frátekins pláss fyrir bindingar og potta. Það er aðallega notað í skynjaraeiningum sem eru næmar fyrir kostnaði og með lausum stærðartakmörkunum, svo sem öryggiseftirliti og eftir-bílatækjum.

• Glerhlífðaryfirborð CSP umbúða dregur úr ljósgeislun, sem getur haft áhrif á næmi CMOS skynjara. Fínstilling á sjónhönnun er nauðsynleg til að vega upp á móti draugum
• Plastpakkningin og pinnauppsetning PLCC umbúða truflar lítið ljós, en merkjaleiðin er lengri en hjá CSP, sem getur valdið seinkun á merkjum í háhraða myndskynjurum.​
• COB umbúðir hafa ekkert viðbótar umbúðir til að loka fyrir ljós, fræðilega ná meiri ljósnæmi. Hins vegar eru berar flögur beint útsettar fyrir potting; óviðeigandi rykvarnir geta leitt til bletta á yfirborði skynjarans sem hefur áhrif á myndgæði.

• CMOS skynjarar með CSP umbúðum hafa stuttan vinnslutíma og lágan búnaðarkostnað en hátt einingarverð á flísum. Þau eru hentug fyrir meðal-til-há- flaggskip tæki sem sækjast eftir mikilli frammistöðu og stærð.​
• Skynjarar með PLCC umbúðir hafa sterka ferlisamhæfni og lágan viðhaldskostnað en hærri efniskostnað en COB. Þeir henta fyrir iðnaðarskynjara með miklar kröfur um áreiðanleika
• Skynjarar með COB-umbúðir hafa lægsta pökkunarkostnað en krefjast mikillar fjárfestingar í vinnslubúnaði og eiga í erfiðleikum með að stjórna afraksturshraða. Þeir henta meðal-til-lágmarks-neytenda-skynjara eða fjölda-framleiddum eftirlitsbúnaði.

• CSP-pakkaðir skynjarar hafa veikt höggþol og hætta á að bila í erfiðu umhverfi, sem gerir þá hentugri fyrir venjulegt hitastig innandyra.​
• PLCC-pakkaðir skynjarar eru með góða vélrænni vörn og stöðugar J-laga pinnatengingar, sem aðlagast í meðallagi erfiðu umhverfi eins og bíla- og iðnaðarnotkun.​
• COB-pakkaðir skynjarar ná IP65-stigi vörn með því að potta, án dauðra horna í meðferð. Þeir hafa mikla mótstöðu gegn raka, hita og saltúða, hentugur fyrir flókið umhverfi eins og eftirlit utandyra.