Xu hướng phát triển trong
đóng gói Chip
Đóng gói chiếm phần lớn
chi phí trong sản xuất
linh kiện, cảm biến. Vì
thế, bên cạnh việc cải
thiện độ cứng, đóng gói
cảm biến cần được phát triển theo hướng giảm giá thành.
Trong bài này chúng ta sẽ bàn tới xu hướng đóng gói trong
những năm tới đây, tập trung vào công nghệ bao gói, bao gói
kín, bao gói toàn chip và đóng gói lai.
Nói chung, trong lĩnh vực đóng gói chip luôn có một xu
hướng hướng tới sự chuyên biệt hóa tương đương với yêu
cầu kỹ thuật. Các nhà sản xuất đang cố gắng làm giảm các
hiệu ứng ứng xuất cơ khí khi đo, nhân tố đóng một vai trò
quan trọng trong việc làm giảm độ bất định trong đo lường
bởi tính không lặp lại. Hiện có sẵn các vật liệu dùng cho
đóng gói chip, cảm biến, và hàng ngày vẫn có những loại vật
liệu mới đang được phát triển. Trong công nghệ y sinh sự nỗ
lực không ngừng về R&D dành cho các hệ thống cảm biến-
chấp hành trong các ứng dụng trong cơ thể con người và
động vật. Những cố gắng để phát triển “quần áo” thông minh
cũng đang được chú ý phát triển tương xứng.
Đóng gói trong công nghiệp cảm biến được chia làm nhiều
cấp độ khác nhau, như các cấp độ tích hợp trong công nghệ
cảm biến ở công nghiệp ôtô, hình 1.
Hình 1. Các mức tích hợp trong công nghệ cảm biến
Mặc dầu giới hạn giữa các mức tích hợp đang ngày càng mờ
do các ứng dụng trực tiếp của cảm biến trong cấu trúc cơ khí,
sự minh họa cho đóng gói truyền thống vẫn cần thiết và
thuận tiện để theo dõi. Vì thế, chúng ta sẽ bàn luận về
phương pháp, loại đế (silicon hoặc tương đương), lắp ráp và
một vài khái niệm đóng gói mới. Mỗi nền công nghiệp và
lĩnh vực sẽ đòi hỏi những yêu cầu mang tính đặc thù, do yêu
cầu về thiết kế và kiểm tra độ tin cậy cũng mang tính đặc thù.
Do đó, xu hướng đóng gói IC hoặc cảm biến sẽ định hướng
theo tính đặc thù dựa trên các
chỉ tiêu kỹ thuật tiêu biểu.
Công nghệ bao gói, đóng gói
quy mô tấm bán dẫn
Bao gói kín là công nghệ đóng
gói cảm biến được thiết lập với
tỷ lệ dò thấp và tối giảm độ ẩm
theo tiêu chuẩn MIL STD 883,
Method 1014. Hai phương
pháp này áp dụng cho cả việc
thiết kế bao gói kim loại và gốm. Với bao gói kim loại, người
Hình 2. Cửa sổ quang
trong đi-ốt laze
ta hay sử dụng các thiết kế theo chuẩn chi phí thấp, cũng như
linh kiện cao cấp được tối ưu. Bao gói kín phù hợp có thể
được dùng trong khoảng nhiệt độ tới 200°C, trong một vài
trường hợp có thể lên tới 250°C.
Bao gói dùng gốm thường được sản xuất trong những khuôn
mẫu cố định, dĩ nhiên là theo đặc tính kỹ thuật của khách
hàng. Với những thiết kế chuẩn nhiều chân (I/O) cho cả hai
loại vật liệu, chi phí bao gói khoảng 10 xu USD/chân. Đặc
biệt bao gói kim loại thường rất phù hợp cho các linh kiện
quang, vì công nghệ này cho phép hàn kín các mối nối dùng
khí và cho phép tạo cửa sổ trong suốt trong linh kiện quang,
hình 2. Do đó, có thể trông đợi ở công nghệ bao gói kín sẽ
chiếm thị phần đáng kể. Linh kiện nào liên quan tới những lỗ
hổng, khoang trống, hoặc bao gói ở nhiệt độ cao và chi phí
không phải là tiêu chuẩn hàng đầu, bao gói kín là công nghệ
thích hợp.