Лабораторная работа № 2. Корпусирование системы в корпусе с использованием 2d размещения на примере аналогово-цифрового блока сапр Cadence
Цели работы: получение навыков подготовки кристаллов к корпусированию с использованием 2D размещения, подготовки сопроводительной технической документации для корпусирования кристаллов, закрепление теоретических сведений по процессу корпусирования.
Краткие теоретические сведения
Корпусирование системы с использованием 2D размещения кристаллов
Корпусирование с использованием 2D размещения предполагает закрепление в корпусе двух и более кристаллов с последующей разваркой их между собой и выводами микросхемы.
Для корпусирования 2D изделий подходят стандартные корпуса, применяемые для корпусирования одного кристалла. При этом на посадочном месте корпуса размещаются несколько кристаллов и фиксируются в требуемом положении. Если подключению контактных площадок к выводам корпуса мешает расположенный напротив кристалл, то на «мешающем» кристалле формируются проводники, заканчивающиеся контактными площадками с двух сторон: напротив контактных площадок кристалла, который требуется разварить, и напротив требуемых выводов микросхемы. Таким образом, формируются сквозные межсоединения с помощью межкристальных проводников.
Технологический процесс корпусирования в случае 2D размещения кристаллов отличается от корпусирования одного кристалла наличием межкристальной разварки и учетом межсоединений при проектировании кристаллов. Расположение кристаллов в одной плоскости не ухудшает термостабильность схемы, т.к. один кристалл не мешает отведению тепла от другого. В целом же, технология корпусирования с использованием 2D размещения кристаллов не отличается от корпусирования одного кристалла и состоит из следующих операций:
1) резка пластины на отдельные кристаллы;
2) фиксация кристаллов на посадочном месте в корпусе;
3) присоединение контактных площадок к выводам микросхемы и выводам других кристаллов;
4) герметизация корпуса микросхемы и проверка герметичности;
5) измерения и испытания микросхем;
6) маркировка и упаковка микросхем.
Подготовка сопроводительной технологической документации для корпусирования кристаллов.
При корпусировании кристаллов используется технологическая документация, получаемая от разработчиков кристаллов, в составе:
- схема расположения контактных площадок кристаллов;
- таблица координат контактных площадок;
- схема разварки кристаллов в корпусе.
Схема расположения контактных площадок представляет собой чертеж кристалла с расположенными на его площади контактными площадками в местах, занимаемых ими в реальном кристалле. Все контактные площадки в обязательном порядке нумеруются. На схеме должны быть расположены оси координат X, Y, пересекающиеся в центре кристалла, и обозначена дополнительно контактная площадка, имеющая первый порядковый номер. При этом чертеж является качественным, т.е. масштаб может не соблюдаться. Должна быть представлена информация о размерах кристалла и минимальном шаге контактных площадок, т.е. о расстоянии, определяемое как размер контактной площадки плюс расстояние до расположенной по соседству контактной площадки вдоль одной оси симметрии.
Схема расположения контактных площадок формируется для каждого отдельно взятого кристалла (рис. 3.2.1).
Рис. 3.2.1. Схема расположения контактных площадок кристалла
Таблица координат контактных площадок требуется для определения позиционирования контактных площадок с целью задания точек разварки и должна содержать координаты центра контактных площадок относительно осей Х и У на схеме расположения контактных площадок. Таблица координат контактных площадок также создается для каждого отдельно взятого кристалла.
Схема разварки кристалла в корпусе представляет собой чертеж корпуса с кристаллами на посадочном месте. На площади корпуса должны быть отражены все выводы корпуса, номера выводов корпуса, обозначения выводов корпуса микросхемы, а на площади кристаллов отображаются пронумерованные контактные площадки с дополнительно обозначенной первой контактной площадкой.
Кристаллы на схеме разварки позиционированы относительно выводов корпуса заданным образом. На схеме разварки чертятся линии, соединяющие контактные площадки с соответствующими им выводами корпуса и контактными площадками соседних кристаллов, являющиеся соединениями. Также должен быть указан тип корпуса.
Лабораторные задания и рекомендации по их выполнению
1) Произвести формирование кристаллов: расположить топологический блок (АЦП) и контактные площадки на кристаллах в соответствии с вариантом задания (табл. 3.2.1), подключив площадки к блокам.
Таблица 3.2.1
Состав микросхемы и тип корпуса
№ варианта |
Тип корпуса |
Количество выводов корпуса |
Кол. каналов АЦП |
Размер КП, мкм |
Шаг КП, мкм |
1 |
4235.88-1 |
88 |
2 |
120 |
200 |
2 |
4235.88-1 |
88 |
3 |
120 |
200 |
3 |
4235.88-1 |
88 |
4 |
120 |
180 |
Рекомендации по выполнению задания
В каждом варианте задания требуется расположить на кристалле топологический блок АЦП, составить схему расположения кристаллов в корпусе в количестве кристаллов, указанном в табл. 3.2.1 (количество каналов АЦП). Блок АЦП является одноканальным. Выводы блока должны быть подключены к контактным площадкам, расположенным по периферии кристалла. При этом может потребоваться организация дополнительных сквозных шин на кристаллах для реализации межсоединений контактных площадок и выводов микросхемы.
Конструкция корпуса 4235.88-1 представлена на рис. 3.2.2. На этом же рисунке представлен вариант разварки четырех кристаллов в одном корпусе в 2D исполнении.
Конструкцией корпуса 4235.88-1 (независимо от наличия в нем кристалла) предусмотрены следующие электрические соединения:
- вывод 11 электрической шиной соединен с выводом 56;
- вывод 12 электрической шиной соединен с выводом 55;
- угловые площадки "а, б, в, г", выводы 53, 57 электрически соединены между собой и с монтажной площадкой.
Рис. 3.2.2. Конструкция корпуса 4235.88-1 и пример разварки в корпусе четырех кристаллов
2) Разработать схему расположения контактных площадок кристаллов согласно варианту задания.
3) Составить таблицу координат контактных площадок, соответствующую схеме их расположения.
4) Создать схему разварки кристалла в корпусе согласно варианту задания.
5) Описать поэтапно процесс корпусирования кристаллов.
Контрольные вопросы
1) Что такое 2D корпусирование ? Назовите основные способы расположения кристаллов в 2D исполнении.
2) Опишите этапы 2D корпусирования ИС.
3) Что представляет собой схема расположения контактных площадок? Какую информацию она должна содержать ?
4) Что такое схема разварки кристаллов для 2D корпусирования ? Для чего она используется и какую информацию отражает?
Требования к содержанию отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:
1) Цели и задачи лабораторной работы.
2) Исходную топологию кристалла (задание).
3) Схему расположения контактных площадок, таблицу координат контактных площадок схему разварки кристаллов в корпусе.
4) Маршрут корпусирования, расписанный поэтапно.
5) Выводы о проделанной работе.