מבטיחים תמיכה לאורך זמן ברכיבי SOIC בגדלים נפוצים וב-PLCC בעלי מספר פינים נמוך
בחלק הראשון בחנו מהם החלקים השונים אשר מרכיבים את פאזל הייצור, וסקרנו את ההיסטוריה שהובילה לכך שתחום הרכבות המוליכים למחצה התרחק עם השנים ממסגרת-ההולכה הקלאסית. בתמצות, הרכבות אלו דורשות כלי trim & form יקרים, כמו PQUAD ,PLCC ,PDIP ו-PGA, והשוק העדיף לעבור דווקא להרכבות מבוססות-סובסטרט כמו BGA (Ball Grid Array), או QFN (Quad Flat No-lead Package) ו-DFN (Dual Flat No-lead Package). בחלק הזה, נפנה את תשומת ליבנו אל הרכבות QFN ו-DFN, אשר על אף המורכבות והעלות הנמוכות שלהם הן בעלות השפעה גדולה על העתיד של הרכבי SOIC ו-PLCC בעלי מספר פינים נמוך.
מדוע התעשייה מתחילה לנוע אל עבר הרכבות QFN ו-DFN עם מספר פינים נמוך וכיצד מעבר זה ישפיע במונחי התיישנות רכיבים?
מקודם בדקנו מדוע השימוש בטכנולוגיות מסגרות ההולכה הקלאסיות עובר מן העולם וכיצד רוב העלויות הגבוהות נגזרות מעלות הכלים הדרושים לסוג הרכבה זה. אם נחזור בקצרה - שולי הרווח החד-ספרתיים עבור ייצור רחב-נפח של הרכבות מסוג זה בתחילת שנות ה-2000 הביא לכך שהן הפכו למוצר נישתי שנתמך רק על-ידי מספר מצומצם של יצרני מוליכים למחצה. מארז PLCC בודד יכול לעלות יותר מ-$300,000 רק עבור השימוש בכלי ה-trim & form. עם זאת, מארזים אלו הגיעו לשיאי הייצור שלהם בשנות ה-90, במהלכן עלויות ההרכבה היו נמוכות משמעותית בנפחים גבוהים וכללו גם חיבור פיסות, חיווט, ויציקה, כמו גם את ה-trim & form.
כעת בואו נרד לפרטים ונבין מה עומד מאחורי ההיגיון בשימוש ב-QFN בעתיד הנראה לעין. למרות שמארזי QFN הם מבוססי מסגרות הולכה, הם לא דורשים שימוש בכלי trim & form כלל. מסגרות ההולכה של ה-QFN מסודרות במטריצת X x’s Y, כמו טבלת שוקולד עם מרובעים, כאשר עבור כל QFN בודד מימדי ה-X וה-Y הם גמישים. מימדי המטרה של הכלים ליצירת התבנית ושל מסגרת ההולכה החיצונית יהיו בדרך-כלל זהים עבור מארזי QFN רבים. המימדים הנפוצים להרכבות QFN הם 3x3 מ"מ, 4x4 מ"מ, 5x5 מ"מ, ועוד גדלים אחרים. יציקת כל מסגרות ההולכה של ה-QFN וה-DFN מתבצעת בו-זמנית ורק לאחר מכן יותאם הגודל כך שיתאים להרכבת QFN כזו או אחרת. המימדים הטיפוסיים של הרכבות DFN הם מגוונים יותר אך הם תמיד יהיו בעלי מספר הפינים הנמוך יותר בהשוואה ל-QFN. ניתן להשתמש באותם כלי היציקה (molding) עבור רוב הגדלים השונים, גם עבור QFNs וגם עבור DFNs.
לאחר מלאכת החיתוך, תהליך ההרכבה כמעט והסתיים. התוצאה בפועל היא מארז QFN/DFN שלא דרש תהליכים או כלים יקרים לחיתוך ודרש כלי יציקה יחיד עבור גדלי QFN/DFN שונים. בנוסף לזאת, קצב התפוקה הופך ליותר מהיר משמעותית בהיעדר תהליכי ה-trim & form. ללא תהליכים הללו ניכרת תפוקה גדולה בהרבה עבור רכיבי QFN/DFN בהשוואה למארז בעלי מספר פינים זהה שכן נדרש לתהליכים אלו. השילוב בין קצבי ונפחי תפוקה גבוהים יותר לצד השטח הפיזי הנמוך יותר הנדרש למארזים אלו מבשרים על ההתיישנות הבלתי-נמנעת של רכיבי מסגרת הולכה קלאסיים שנדרשים לתהליכי trim & form.
ה-QFN/DFN יביאו להיעלמותם של הרכיבים מבוססי מסגרת הולכה בעלי מספר פינים זהה. תהליך דומה קרה בעבר עם מארזי ה-DIP הקלאסיים. בעוד שהם לא היו יקרים כמו תהליכי ה-trim & form, מארזי ה-DIP היו בשימוש למשך למעלה מ-50 שנים אך כיום הולך ופוחת ייצור בנפח גבוה שמיישם טכנולוגיית through-hole. ניתן אפילו לומר כי מארזי ה-DIP הוחלפו כמעט לחלוטין על-ידי מארזי SOIC, והדבר היחיד ששומר על קיומם הוא הצורך של מערכות בעלות מחזורי-חיים ארוכים לתמיכה בהם.
גם מארזי ה-SOIC יוחלפו בסופו של דבר על-ידי מארזי ה-QFN וה-DFN. כבר היום ניתן להבחין במחסור ברכיבי SOIC, ואפילו להתיישנות בפועל של מוצרים בגרסאות ה-SOIC שלהם, כאשר גרסת ה-QFN ממשיכה להיות בסטטוס פעיל. אם תביטו ברכיבי הלוגיקה הנפוצים ביותר המוצעים כיום בשוק, אתם תבחינו שנמכרות שתי גרסאות שונות, גרסת QFN וגרסת SOIC, זו לצד זו. אלו כן דורשים שימוש ב-layouts שונים מהמימדים הקלאסיים שבהם מגיעים מארזי QFN כפי שתואר למעלה. ב-Rochester, אנו מאמינים כי הגמישות שבאספקת layout מסוג SOIC עבור אותות, תוך מתן אפשרות להשתמש בהרכבת QFN, מהווה המפתח שיאפשר תמיכה ארוכת טווח עבור מערכות בעלי מחזורי חיים ארוכים.
כאשר קיים צורך במחברי הלחם בעלי אמינות גבוהה יותר, נעשה שימוש בטכנולוגיית wettable-flank. ב-QFN טיפוסי ההלחמה מתבצעת רק בחלק התחתון של המוליכים, בעוד שצידי המארז מותירים את הנחושת חשופה. בשל כך הבדיקה של מחברי ההלחם הופכת לקשה יותר. שימוש ב-wettable flank מאפשר ליצרן ה-QFN/DFN לצפות את פאות המארז החשופות של מסגרת ההולכה. בטכניקה זו מתבצע כיסוי חלקי או מלא של הנחושת מצידי המארז ומספק שטח פנים נוסף בו ניתן להשתמש בעת הבחינה של מחבר ההלחם. השימוש ב-wettable flank הופך את תהליך ההרכבה למורכב יותר ומעלה את עלות הייצור.
כיום, Rochester Electronics מציעה ללקוחותיה מארזי QFN בעלי footprint תואם למארזי SOIC קיימים או ל-PLCC בעל מספר פינים נמוך. ניתן לבצע זאת באמצעות שינוי פשוט ללוח שיתאים לשטח ה-paddle שמתחת ל-QFN. התאמה זו נדרשת כדי להבטיח תפקוד זהה ל-SOIC בסביבות שונות, בדגש על שוק וויברציה. אם לא משתמשים בהלחמת ה-Paddle של ה-QFN, מסגרות ההולכה הקלאסיות יתפקדו טוב יותר בסביבות אלו בהשוואה ל-QFN.
Rochester Electronics חזתה מראש את מגמות השוק הללו והשקיעה רבות בהרכבות QFN/DFN. אנחנו מציעים כבר היום שירותי ייצור רחבי היקף עבור רכיבים במארז QFN קלאסי ריבועי, אך גם לוקחים בחשבון את הגמישות שכל חברה בעלת מערכות המתאפיינות במחזורי-חיים ארוכים מחפשת בשלבי מיגרציה אל מארזים אחרים, ומציעים הרכבת QFN לא-ריבועית עם תאימות footprint ושינויי לוח מזעריים. Rochester פותרת חלק נוסף מפאזל ההתיישנות עבור קהל לקוחותיה מכל רחבי העולם.
כיצרנית ברישיון של מוליכים למחצה, Rochester ייצרה למעלה מ-20,000 סוגי התקנים שונים. כאשר בידה יותר מ-12 מיליארד פיסות סיליקון במלאי, Rochester מסוגלת לייצר יותר מ-70,000 סוגי התקנים שונים.
Rochester סיפקה במשך יותר מ-40 שנים, תוך שותפויות עם יותר מ-70 מיצרני המוליכים למחצה המובילים בשוק, מקור אמין ורציף עבור מוליכים למחצה חיוניים.
Rochester מציעה מערך נרחב של יכולות הרכבה במיקור-בפנים באספקה מהירה. עם שטח של יותר מ-23,000 מ"ר שמוקדש כולו לשירותי ההרכבה שלנו, ו-9,000 מ"ר נוספים המיועדים להרכבה פלסטית וגימורי הולכה, אנחנו מסוגלים להציע מגוון רחב של אפשרויות להרכבה פלסטית, כולל:
- ציוד ניסור אוטומטי, הצמדת פיסות סיליקון וציוד חוט חיבור
- ציוד תבנית (mold) אוטומטי-מלא וחצי-אוטומטי
- מרחב ייצור גמיש התומך במגוון נפחים
- האפשרויות למסגרות מוליכי רכיב כוללות: תכנון/שכפול, קדם-ציפוי, ציפוי נקודתי.
- בדיקה ממוכנת inline
- הלחמת כדור זהב והלחמת כדור נחושת
- חיבור פיסות סיליקון באפוקסי
- פתרונות הרכבה מותאמים אישית
- שירותי קוואליפיקציה זמינים
שכפול מארזים, מצע, ומסגרות הולכה
- יכולת מיגרציה בין רוב טכנולוגיות האריזה
- גימורי הולכה ROHS/SnPb זמינים
- JEDEC ומתארי מארזים מותאמים אישית
- שירותי תכנון מצע ומסגרת מוליך זמינים
- שירותי קוואליפיקציה זמינים
מעוניינים לדעת עוד? צרו קשר עכשיו!
לקריאה נוספת:החלק הראשון של פאזל הייצור של מוליכים למחצה
צפו בסרטון זה כדי ללמוד עוד אודות יכולות הייצור של Rochester
