Dans la deuxième partie, nous avons examiné l’évolution vers les technologies QFN et DFN et les avantages qu’elles présentent pour les produits à faible nombre de broches. L’investissement dans le coût des boîtiers à grille de connexion et la complexité du traitement sont les principaux facteurs qui encouragent le secteur à se tourner vers les technologies QFN et DFN.
Dans la troisième partie de la série, nous avons abordé le silicium, les procédés de fabrication et le stockage des wafers, ainsi que la manière dont ils s’intègrent dans le casse-tête de la fabrication pour atténuer l’obsolescence.
Dans la quatrième partie, nous conclurons notre série par une discussion sur la migration vers les boîtiers BGA de substrat pour les produits à nombre élevé de broches.
Pourquoi des boîtiers BGA à substrat ?
Les boîtiers à matrice, initialement introduits avec les PGA, et désormais couramment réalisés avec les BGA, sont la clé de voûte des produits nécessitant un grand nombre de signaux entrant et sortant du boîtier. Lorsque vous vous connectez au circuit imprimé avec une matrice de connexions sous le boîtier, plutôt qu’avec une rangée de connexions de chaque côté du boîtier, la surface du boîtier par signal est considérablement réduite. Les boîtiers à matrice arrivent à connecter des centaines de signaux du circuit intégré au circuit imprimé.
Après avoir établi l’avantage, en termes de densité de signal, des boîtiers à matrice par rapport aux boîtiers double en ligne (DIP) ou quadruple en boîtier plat (QFP), examinons la migration des PGA vers les BGA. La principale différence mécanique réside dans le fait que le BGA est connecté au circuit imprimé par une technologie de montage en surface, tandis que le PGA est connecté au circuit imprimé par une technologie de trou traversant. Les coûts de fabrication, dus à l’automatisation et à la complexité, favorisent la technologie de montage en surface. De plus, le processus d’assemblage du composant BGA est plus simple et donc moins coûteux. Le BGA est basé sur un substrat sur lequel le circuit intégré est monté, conçu pour acheminer les signaux du plot de liaison du circuit intégré vers les connexions de la boule de soudure dans le réseau. Le boîtier BGA peut accueillir des dies filaires ou flip-chip, selon les besoins de chaque produit spécifique. Dans le cas d’une die flip-chip, la majeure partie du routage est réalisée sur la puce avec la couche de redistribution jusqu’aux bosses, avec un routage minimal nécessaire à l’intérieur du substrat BGA pour atteindre les billes de soudure du boîtier. Cela permet d’éliminer les soudures dans le boîtier et d’obtenir ainsi de meilleures performances. Ces substrats sont fabriqués sous forme de panneaux comprenant une grille de substrats. Cela permet de traiter plusieurs unités en parallèle par le biais d’opérations d’assemblage. Une fois ces opérations terminées, le panneau est scié en ses composants finaux. La partie inférieure du boîtier est constituée d’un ensemble de billes de soudure qui relient le circuit intégré au circuit imprimé grâce à la technologie de montage en surface. Ces billes de soudure remplacent les broches électriques du PGA.
Rochester a investi dans des capacités d’assemblage de BGA dans son usine de Newburyport (Massachusetts) pour répondre à ce besoin du secteur. Nous sommes en mesure de prendre en charge une large gamme de tailles de boîtiers et de boîtiers BGA à nombre de billes. Nous pouvons aider les clients qui souhaitent faire migrer leur produit de l’un des anciens formats de boîtiers PGA ou QFP vers le BGA. Cela se fait par l’assemblage de la die du client dans un boîtier BGA et par le test de ces composants. Cette migration de PGA ou QFP peut être réalisée dans un BGA personnalisé chez Rochester, ce qui permet au client de préserver davantage l’analyse de l’intégrité du signal au niveau de la carte en conservant les mêmes trajets de signal. Il s’agit d’un autre élément qui permet à nos clients d’expédier leurs systèmes en apportant un minimum de changements, voire aucun, au niveau du matériel et des logiciels.
Réplication du boîtier, du substrat et de la grille de connexion
Le secteur s’est éloigné des assemblages de grilles de connexion principalement parce que les performances technologiques exigeaient des soudures nulles, et que les coûts pour continuer à produire des assemblages de grilles de connexion à faible volume étaient trop élevés.
L’entreprise Rochester Electronics est consciente de ces tendances et les a anticipées en investissant simultanément dans les assemblages de grille de connexion et dans les assemblages QFN et BGA sur substrat. Avec des milliards de dies et de wafers stockés et la plupart d’entre eux nécessitant des assemblages de grille de connexion, la décision de procéder ainsi était certainement logique. Non seulement Rochester investit dans des options coûteuses de découpe et de forme pour les boîtiers PLCC qui ne sont plus disponibles dans la plus grande usine d’assemblage au monde et qui disparaissent rapidement de beaucoup d’autres, mais a créé aussi une usine d’assemblage à long terme basée aux États-Unis capable de prendre en charge presque tous les types d’assemblage existants.
Les capacités de réplication des boîtiers, des substrats et des grilles de connexion incluent :
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Lire la partie 1 : Atténuer l’obsolescence de la chaîne d’approvisionnement : exploration du casse-tête de la fabrication des semi-conducteurs
Lire la partie 2 : Atténuer l’obsolescence de la chaîne d’approvisionnement : évolution de la fabrication des semi-conducteurs vers les assemblages QFN et DFN
Lire la partie 3 : Atténuer l’obsolescence de la chaîne d’approvisionnement : silicium, procédés de fabrication et wafers