Garantia de suporte de longo prazo para componentes como SOICs de dimensões existentes e PLCCs de pequena contagem de pinos
Na primeira parte de nossa exploração do quebra-cabeça da fabricação, analisamos o histórico de como e por que as montagens de semicondutores se afastaram da montagem clássica de arranjo de terminais. Recapitulando, arranjos de terminais requerem ferramentas de recorte e forma caras, como PDIP, PLCC, PQUAD e PGA, e o mercado adotou montagens do tipo BGA (Matriz de grade de esferas) e QFN (Encapsulamento quadrado fino sem terminais) ou DFN (Encapsulamento duplo fino sem terminais) com base em substratos. Aqui, voltamos o nosso foco para as montagens QFN e DFN, que estão na ponta inferior de complexidade e custo, mas terão alto impacto no futuro de montagens SOIC e PLCC de baixa contagem de pinos.
Por que o setor adotou as montagens QFN e DFN para contagens de pinos mais baixas e qual impacto isso terá na obsolescência de componentes?
Exploramos anteriormente por que as tecnologias clássicas de arranjo de terminais estão sendo eliminadas e o fato de ferramentas de recorte e forma serem o maior custo nesse tipo de montagem. Para recapitular, as margens de lucro de montagens de arranjo de terminais em volumes de produção mais altos estavam caindo para a faixa de um dígito até o ano 2000, pois elas tornaram um item especializado com suporte de poucos fabricantes de semicondutores. Apenas as ferramentas de recorte e forma para encapsulamento PLCC de tamanho único podem custar mais de US$ 300.000. No entanto, esses encapsulamentos atingiram o pico de volume de produção na década de 1990, quando o custo de montagem era significativamente menor em volumes mais altos e incluía colagem do chip, fio de ligação, moldagem, e recorte e forma.
Vamos analisar os detalhes de por que a montagem QFN faz sentido daqui em diante. Embora montagens QFN se baseiem em arranjo de terminais, eles não precisam de ferramentas de recorte e forma. O arranjo de terminais para uma montagem QFN é uma matriz X x Y, como uma barra de chocolate com quadrados, em que as dimensões X e Y de QFNs individuais são flexíveis. As dimensões das ferramentas de moldagem e as dimensões externas do arranjo de terminais são as mesmas para muitas dimensões da montagem QFN final. As dimensões comuns das montagens QFN individuais são 3 x 3 mm, 4 x 4 mm, 5 x 5 mm e muitos outros tamanhos. Os arranjos de terminais de QFN e DFN são moldados de só vez e depois serrados na forma das montagens QFN individuais. As dimensões de montagens DFN são mais variadas, mas sempre na menor contagem de pinos em comparação com QFN. As ferramentas de moldagem pode ser as mesmas para a maioria das dimensões de QFNs e DFNs.
Após a operação de serragem, a montagem está quase concluída. O resultado é um montagem QFN/DFN moldada que não precisa de uma operação cara de recorte e forma, necessitando de apenas uma ferramenta de moldagem para os muitos tamanhos diferentes de QFN/DFN. A taxa de transferência também é muito mais rápida sem as operações de recorte e forma. Sem uma operação de recorte e forma, o rendimento de uma montagem QFN/DFN é mais alto do que de um encapsulamento com contagem de pinos equivalente que requer recorte e forma. Menos espaço físico, taxa de transferência mais rápida e rendimentos mais altos indicam a obsolescência total das montagens clássicas de arranjo de terminais que requerem operações de recorte e forma.
Montagens QFN/DFN causarão o desaparecimento de montagens de arranjo de terminais com contagem de pinos equivalente que precisam de operação de recorte e forma. Isso já aconteceu com os encapsulamentos DIP clássicos. Embora não sejam tão caros para operações de recorte e forma, os DIPs existem há mais de 50 anos e a tecnologia de montagem com furos passantes não está mais gerando volume de produção. Pode-se argumentar que os DIPs já foram substituídos por encapsulamentos SOIC, no entanto, não é bem assim para os cronogramas de suporte exigidos por sistemas de longa vida útil.
Os encapsulamentos SOIC acabarão substituídos por montagens dos tipos QFN e DFN. Já vimos a escassez de montagens SOIC e a obsolescência completa da versão SOIC de um produto, mas mantendo a versão QFN ativa. Ao se examinar quaisquer peças lógicas comuns oferecidas hoje, observa-se que elas normalmente são vendidas nas versões QFN e SOIC lado a lado. Elas requerem diferentes layouts de placa, pois montagens QFN foram oferecidas nas dimensões de QFN quadrada clássica mencionadas anteriormente. Na Rochester, acreditamos que oferecer a flexibilidade de manter os layouts de placas SOIC existentes para sinal, mas fornecendo ao mesmo tempo uma montagem QFN, é a melhor opção para oferecer suporte a sistemas de longa vida útil no futuro.
Quando são necessárias juntas de solda de maior confiabilidade na placa de circuito, a tecnologia de “flanco molhável” é empregada. Uma montagem QFN típica só tem solda na parte inferior dos terminais, deixando o cobre exposto nas laterais do encapsulamento. Isso dificulta a inspeção da junta de solda do encapsulamento. O “flanco molhável” permite que o fabricante de QFN/DFN solde na lateral superior do arranjo de terminais exposto. Isso cobre parte ou todo o cobre exposto, ao mesmo tempo em que fornece mais área de superfície para a inspeção pós-montagem da junta de solda. O flanco molhável normalmente gera mais processamento de montagem e um aumento do custo de fabricação.
Hoje, a Rochester Electronics oferece aos clientes dimensões de QFN compatíveis com SOICs existentes ou dimensões de PLCC com pequena contagem de pinos. Isso pode ser feito com uma modificação simples na área da placa sob a montagem QFN. A modificação na placa é necessária para fins de equivalência de SOIC em ambientes de choque e vibração. A menos que a placa da QFN seja soldada, as montagens de arranjo de terminais recortadas e formadas terão um desempenho melhor nesses ambientes em comparação com uma montagem QFN.
A Rochester Electronics antecipou essas tendências de mercado e investiu em montagens QFN/DFN. Hoje, fornecemos não apenas as montagens QFN quadradas clássicas com produção de grande volume, mas também a flexibilidade que empresas de sistemas de longo prazo desejam ao migrar de outras montagens, oferecendo também montagens QFN não quadradas com compatibilidade de dimensões e pequenas alterações nas placas. A Rochester está solucionando outra parte do quebra-cabeça da obsolescência para seus clientes globais.
Como fabricante licenciada de semicondutores, a Rochester já fabricou mais de 20 000 tipos de dispositivo. Com mais de 12 bilhões de chips em estoque, a Rochester tem a capacidade para fabricar mais de 70 000 tipos de dispositivo.
Há mais de 40 anos, em parceria com mais de 70 dentre os principais fabricantes de semicondutores, a Rochester fornece aos nossos prezados clientes uma fonte contínua de semicondutores críticos.
A Rochester oferece uma grande variedade de recursos internos de montagem que permitem uma entrega rápida. Temos mais de 23 000 metros quadrados dedicados a serviços de montagem e mais de 9000 metros quadrados concentrados em montagem de materiais plásticos e acabamento de terminais. Oferecemos uma ampla variedade de opções de encapsulamento plástico, incluindo:
- Equipamentos automatizados de serra, colagem do chip e fio de ligação.
- Equipamentos de moldagem totalmente automatizados e semiautomáticos.
- Espaço de fabricação flexível que suporta vários volumes de produção.
- Opções de arranjo de terminais incluindo projeto/replicação, pré-revestimento, revestimento por pontos.
- Inspeção automatizada em linha.
- Ligação esférica de ouro ou ligação esférica de cobre.
- Colagem do chip com epóxi.
- Soluções de montagem personalizadas.
- Serviços de qualificação disponíveis.
Replicação de encapsulamentos, substratos e arranjos de terminais
- Capacidade de reintroduzir a maioria das tecnologias de encapsulamento.
- Acabamentos de terminais com ROHS/SnPb disponíveis.
- Esquemas de encapsulamento JEDEC e personalizados.
- Serviços de projeto de substrato e arranjo de terminais de terminais disponíveis.
- Serviços de qualificação disponíveis.
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LEIA: Parte 1 do quebra-cabeça da fabricação de semicondutores
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