Trei procese majore de ambalare pentru senzorii CMOS: CSP, COB și PLCC explicate

CSP înseamnă Chip Scale Package. După cum sugerează și numele, caracteristica sa cheie este că dimensiunea pachetului este aproape identică cu dimensiunea miezului cipului în sine. În mod standard, raportul dintre suprafața de bază și suprafața pachetului nu depășește de obicei 1:1,1

Fluxul procesului:

CSP este o formă de ambalare procesată la nivel de napolitană. Procesul de bază implică procesarea directă a microlentilelor și filtrelor de culoare (dacă este necesar) pe placa circuitului finalizată, urmată de formarea unei rețele de grilă bile printr-un proces de lovire și, în final, tăierea plachetei în unități individuale de senzor. În producția de module de cameră, senzorii care utilizează ambalaj CSP sunt de obicei montați direct pe PCB folosind mașini de plasare SMT.

COB înseamnă Chip On Board. Aceasta este o tehnologie de ambalare în care matrița goală este montată direct și conectată electric la placa de circuite finale

Fluxul procesului:

Procesul COB este mai complex, desfășurat în primul rând la nivel de cip individual și, de obicei, necesită o cameră curată Clasa 1000 sau chiar Clasa 100.

1. Atașarea matriței: Cipul gol (Die) este atașat la locația desemnată de pe PCB folosind rășină epoxidică conductoare termic (de exemplu, pastă de argint).
2. Întărire: Pasta de argint se întărește prin încălzire, fixând ferm așchiul.​
3. Lipirea firelor: Folosind fire de aur sau aluminiu, plăcuțele de pe cip sunt conectate la plăcuțele corespunzătoare de pe PCB prin lipire prin termocompresie, sudare cu ultrasunete sau sudare termosonică.
4. Testare și etanșare: Se efectuează teste electrice preliminare. Apoi se distribuie o rășină specială neagră sau epoxidică pentru a acoperi chipul și firele de aur pentru protecție. Aceasta este urmată de întărirea finală și testarea finală.

PLCC înseamnă Plastic Leaded Chip Carrier. Este un tip mai vechi de pachet cu montare pe suprafață-în care cablurile se extind din toate cele patru laturi ale corpului pachetului și se îndoaie în jos într-o configurație de cabluri „J”-.​

Fluxul procesului:

1. Ambalarea PLCC implică pre-ambalarea cipului pentru a forma o componentă independentă cu o formă și știfturi standard.​
2. Cipul este atașat la un cadru de plumb.​
3. Conexiunile electrice interne se realizează prin lipirea firelor.​
4. Ansamblul este turnat și încapsulat cu material plastic.​
5. Senzorul PLCC format, ca componentă standard, este montat pe PCB folosind lipirea prin reflow.

Avantaje:

• Dimensiunea ultra-compactă acceptă miniaturizarea dispozitivelor terminale, potrivite în special pentru microcamere din telefoane mobile, ceasuri inteligente etc., reducând la minimum dimensiunea senzorului și economisind spațiu pentru modulele obiectivului.​
• Performanță electrică excelentă: căile scurte de interconectare reduc pierderea semnalului și îmbunătățesc viteza de transmisie a datelor
• Eficiență bună de disipare a căldurii: stratul de ambalare subțire și nicio obstrucție a suportului facilitează disiparea căldurii de la senzor.

Dezavantaje:

• Cerințele ridicate de precizie a procesului au ca rezultat costuri semnificativ mai mari de ambalare decât celelalte două metode
• Transmisie slabă a luminii: suprafața de protecție din sticlă poate provoca fantomă din cauza pătrunderii luminii de fundal, afectând calitatea imaginii senzorilor CMOS.
• Rezistență slabă la contaminare: Deși este reprelucrabil, are încă anumite cerințe pentru mediul de producție.

Avantaje:

• Fiabilitate ridicată: Combinația dintre corpul pachetului de plastic și cadrul de plumb metalic oferă o rezistență excelentă la impact și vibrații
• Instalare și reprelucrare convenabilă: știfturile în formă de J- facilitează lipirea prin reflow și sunt ușor de dezasamblat.​
• Performanță stabilă a semnalului: înălțimea rezonabilă a pinii reduce diafonia dintre pini, potrivită pentru transmisia semnalului cu viteză medie-.​

Dezavantaje:

• Dimensiunea mare a pachetului îl face incapabil să răspundă nevoilor de miniaturizare ale senzorilor micro CMOS
• Densitate limitată de pini, ceea ce face dificilă adaptarea la cipuri de senzori complexe cu un număr mare de pini
• Performanță medie de disipare a căldurii: conductivitatea termică scăzută a materialelor plastice îl face nepotrivit pentru senzorii de-putere mare.

Avantaje:

• Avantaj semnificativ de cost: elimină suporturile și procesele independente de ambalare, rezultând cele mai mici costuri de material și proces.
• Cea mai mică înălțime a ambalajului, contribuind la subțirea generală a modulului și potrivită pentru dispozitivele sensibile la grosime.
• Proces matur și integrare ridicată: acceptă ambalarea cu mai multe-cipuri co-substrate, cu o rată de pixeli morți controlabilă în termen de 5 la 100.000.​

Dezavantaje:

• Întreținere extrem de slabă: așchiile goale nu pot fi înlocuite individual după ghiveci, fiind necesară înlocuirea întregului substrat în caz de defecțiune.
• Cerințe stricte pentru mediul de producție: montarea PCB necesită prevenirea prafului și umidității, deoarece cipurile goale sunt susceptibile la contaminare.
• Timp lung de proces și fluctuații mari ale randamentului, care necesită un control strict al procesului.

• Ambalajul CSP este alegerea de bază pentru miniaturizarea senzorilor CMOS, în special pentru microcamere din dispozitive portabile, cum ar fi telefoanele mobile și ceasurile inteligente. Poate minimiza dimensiunea senzorului și poate economisi spațiu pentru modulele de lentile
• Datorită limitărilor de dimensiune, ambalajul PLCC este utilizat doar în câțiva senzori CMOS cu cerințe de dimensiuni mai reduse, cum ar fi camerele de supraveghere timpurii sau senzorii industriali cu rezoluție joasă-, și a fost înlocuit treptat.​
• Deși ambalajul COB are cea mai mică înălțime, necesită spațiu rezervat pentru lipire și ghiveci. Este folosit mai ales în modulele de senzori sensibile la costuri și cu restricții de dimensiuni mai reduse, cum ar fi supravegherea securității și dispozitivele auto după-piață.

• Suprafața de protecție din sticlă a ambalajului CSP reduce transmisia luminii, ceea ce poate afecta sensibilitatea senzorilor CMOS. Optimizarea designului optic este necesară pentru a compensa ghosting.​
• Corpul pachetului de plastic și aspectul pinului ambalajului PLCC au interferențe reduse cu lumina, dar calea semnalului este mai lungă decât cea a CSP, ceea ce poate cauza întârzieri ale semnalului la-senzorii de imagine de mare viteză.​
• Ambalajul COB nu are un strat suplimentar de ambalare pentru a bloca lumina, obținând teoretic o sensibilitate mai mare la lumină. Cu toate acestea, chipsurile goale sunt expuse direct la ghiveci; prevenirea necorespunzătoare a prafului poate duce la pete pe suprafața senzorului, afectând calitatea imaginii.

• Senzorii CMOS cu ambalaj CSP au timp de proces scurt și costuri reduse de echipare, dar prețuri unitare de cip ridicate. Sunt potrivite pentru dispozitivele emblematice de gamă medie--înaltă-care urmăresc performanțe și dimensiuni extreme.​
• Senzorii cu ambalaj PLCC au o compatibilitate puternică cu procesele și costuri reduse de întreținere, dar costuri cu materiale mai mari decât COB. Sunt potrivite pentru senzori industriali cu cerințe ridicate de fiabilitate
• Senzorii cu ambalaj COB au cele mai mici costuri de ambalare, dar necesită investiții mari în echipamente de proces și se confruntă cu dificultăți în controlul ratei de randament. Sunt potrivite pentru senzori de calitate medie--job{-de consumator-sau echipamente de supraveghere produse-în serie.

• Senzorii ambalați CSP-au o rezistență slabă la impact și sunt predispuși la defecțiuni în medii dure, ceea ce îi face mai potriviți pentru scenariile de temperatură normală interioară.
• Senzorii PLCC-ambalați au o protecție mecanică bună și conexiuni stabile cu pini în formă de J-, adaptându-se la medii moderat dure, cum ar fi aplicațiile auto și industriale.
• Senzorii ambalați COB-obțin protecție la nivel de IP65 prin ghiveci, fără colțuri moarte în tratament. Au o rezistență puternică la umiditate, căldură și stropi de sare, potrivite pentru medii complexe, cum ar fi supravegherea în aer liber.