इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग
इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग का अर्थ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए घिराव (बाड़ों) का डिजाइन निर्माण और उसका उत्पादन करना है, जो विशिष्ट अर्धचालक उपकरणों से लेकर मेनफ्रेम कंप्यूटर जैसे सिस्टम को बनाने में उपयोग में लिए जाते हैं। एक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की पैकेजिंग ऐसी होनी चाहिए जो इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में यांत्रिक क्षति, शीतलन, रेडियो आवृत्ति शोर उत्सर्जन और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज से सुरक्षा प्रदान करे। उत्पाद सुरक्षा मानक एक उपभोक्ता उत्पाद की विशिष्ट विशेषताओं को निर्धारित कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, बाहरी आवरण का तापमान या खुले धातु भागों की ग्राउंडिंग। कुछ प्रोटोटाइप और औद्योगिक उपकरण मानकीकृत व्यावसायिक रूप से उपलब्ध बाड़ों जैसे कार्ड केज या प्रीफैब्रिकेटेड बॉक्स का उपयोग कर सकते हैं। उपभोक्ता अपील बढ़ाने के लिए मास-मार्केट उपभोक्ता उपकरणों में अत्यधिक विशिष्ट पैकेजिंग करी जा सकती है। इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग मैकेनिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र के भीतर एक प्रमुख विषय है।
डिजाइन
इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग को स्तरों द्वारा व्यवस्थित किया जा सकता है:
- स्तर 0 - चिप, एक नंगे अर्धचालक को संदूषण और क्षति से बचाने के लिए।
- स्तर 1 - घटक, जैसे कि सेमीकंडक्टर पैकेज डिजाइन और अन्य असतत घटकों की पैकेजिंग।
- स्तर 2 - नक़्क़ाशीदार वायरिंग बोर्ड (मुद्रित सर्किट बोर्ड)।
- स्तर 3 - असेंबली, एक या एक से अधिक वायरिंग बोर्ड और संबंधित घटक।
- स्तर 4 - मॉड्यूल, असेंबली एक समग्र बाड़े में एकीकृत।
- स्तर 5 - सिस्टम, किसी उद्देश्य के लिए संयुक्त मॉड्यूल का एक सेट।[1]
एक ही इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को पोर्टेबल डिवाइस के रूप में पैक किया जा सकता है या एक इंस्ट्रूमेंट रैक या स्थायी इंस्टॉलेशन में फिक्स्ड माउंटिंग के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। एयरोस्पेस, समुद्री या सैन्य प्रणालियों के लिए पैकेजिंग विभिन्न प्रकार के डिजाइन मानदंड लागू करती है।
इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग मैकेनिकल इंजीनियरिंग सिद्धांतों जैसे कि गतिशीलता, तनाव विश्लेषण, गर्मी हस्तांतरण और द्रव यांत्रिकी पर निर्भर करती है। उच्च-विश्वसनीयता वाले उपकरणों को अक्सर ड्रॉप परीक्षण, ढीले कार्गो कंपन, सुरक्षित कार्गो कंपन, चरम तापमान, आर्द्रता, पानी में विसर्जन या स्प्रे, बारिश, सूरज की रोशनी (यूवी, आईआर और दृश्यमान प्रकाश), नमक स्प्रे, विस्फोटक झटका और कई अन्य परीक्षणों में बचा रहना चाहिए। ये आवश्यकताएं इलेक्ट्रिकल डिजाइन को प्रभावित करती हैं।
एक इलेक्ट्रॉनिक्स असेंबली में घटक उपकरण, सर्किट कार्ड असेंबली (CCAs), कनेक्टर्स, केबल और घटक जैसे ट्रांसफार्मर, बिजली की आपूर्ति, रिले, स्विच आदि शामिल हैं जो सर्किट कार्ड पर माउंट नहीं हो सकते हैं।
कई विद्युत उत्पादों को इंजेक्शन मोल्डिंग, डाई कास्टिंग, निवेश कास्टिंग आदि जैसी तकनीकों द्वारा उच्च मात्रा, कम लागत वाले हिस्सों जैसे बाड़ों या कवर के निर्माण की आवश्यकता होती है। इन उत्पादों का डिजाइन उत्पादन विधि पर निर्भर करता है और आयामों और सहनशीलता और टूलींग डिज़ाइन पर सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता होती है। कुछ भागों को विशेष प्रक्रियाओं जैसे कि प्लास्टर- और धातु के बाड़ों के रेत-कास्टिंग द्वारा निर्मित किया जा सकता है।
इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के डिजाइन में, इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग इंजीनियर घटकों के लिए अधिकतम तापमान, संरचनात्मक गुंजयमान आवृत्तियों और गतिशील तनाव और सबसे खराब स्थिति के तहत गतिशील तनाव और विक्षेपण के रूप में इस तरह की चीजों का अनुमान लगाने के लिए विश्लेषण करते हैं। तत्काल या समय से पहले इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद ख़राब होने को रोकने के लिए ऐसा ज्ञान महत्वपूर्ण है।
डिजाइन विचार
एक डिजाइनर को पैकेजिंग विधियों का चयन करते समय कई उद्देश्यों और व्यावहारिक विचारों को संतुलित करना चाहिए।
- खतरों के खिलाफ संरक्षित किया जाना: यांत्रिक क्षति, मौसम और गंदगी से संपर्क, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप,[2] आदि।
- गर्मी अपव्यय आवश्यकता
- टूलींग पूंजी लागत और प्रति-इकाई लागत के बीच ट्रेडऑफ़
- पहले डिलीवरी और उत्पादन दर के लिए समय के बीच ट्रेडऑफ़
- आपूर्तिकर्ताओं की उपलब्धता और क्षमता
- उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस डिजाइन और सुविधा
- रखरखाव के लिए आवश्यक होने पर आंतरिक भागों तक पहुंच में आसानी
- उत्पाद सुरक्षा, और नियामक मानकों का अनुपालन
- सौंदर्यशास्त्र, और अन्य विपणन विचार
- सेवा जीवन और विश्वसनीयता
पैकेजिंग सामग्री
शीट धातु
छिद्रित और बनाई हुई शीट धातु सबसे पुराने प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग में से एक है।यह यंत्रवत् मजबूत होती है, उत्पाद को आवश्यकता होने पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिरक्षण प्रदान करता है, और आसानी से प्रोटोटाइप के लिए बनाया जाता है और छोटे उत्पादन के साथ छोटे कस्टम टूलींग खर्च के साथ चलता है।
कास्ट मेटल
गैस्केटेड मेटल कास्टिंग का उपयोग कभी -कभी असाधारण रूप से गंभीर वातावरण के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को पैकेज करने के लिए किया जाता है, जैसे कि भारी उद्योग में, जहाज पर सवार, या पानी के नीचे गहराई में। एल्युमिनियम डाई कास्टिंग आयरन या स्टील सैंड कास्टिंग की तुलना में अधिक सामान्य है।
मशीनीकृत धातु
इलेक्ट्रॉनिक पैकेज कभी-कभी जटिल आकार में धातु के ठोस ब्लॉक, आमतौर पर एल्यूमीनियम, मशीनिंग द्वारा बनाए जाते हैं। वे एयरोस्पेस के उपयोग के लिए माइक्रोवेव असेंबली में काफी आम हैं, जहां सटीक ट्रांसमिशन लाइनों को जटिल धातु के आकार की आवश्यकता होती है, जो कि हर्मेटिक रूप से सील हाउसिंग के साथ संयोजन में होती है। मात्राएँ छोटी होती हैं; कभी -कभी एक कस्टम डिजाइन की केवल एक इकाई की आवश्यकता होती है। टुकड़े के हिस्से की लागत अधिक है, लेकिन कस्टम टूलिंग के लिए बहुत कम या कोई लागत नहीं है, और पहले टुकड़े की डिलीवरी में आधे दिन तक का समय लग सकता है। पसंद का उपकरण एक संख्यात्मक रूप से नियंत्रित वर्टिकल मिलिंग मशीन है, जिसमें कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) फाइलों का टूलपाथ कमांड फाइलों में स्वचालित अनुवाद होता है।
मोल्डेड प्लास्टिक
मोल्डेड प्लास्टिक केस और संरचनात्मक भागों को विभिन्न तरीकों से बनाया जा सकता है, जो टुकड़े की लागत, टूलींग लागत, यांत्रिक और विद्युत गुणों और असेंबली में आसानी से ट्रेडऑफ की पेशकश करता है।उदाहरण इंजेक्शन मोल्डिंग, ट्रांसफर मोल्डिंग, वैक्यूम फॉर्मिंग और कटिंग हैं। प्रवाहकीय सतहों को प्रदान करने के लिए PL को पोस्ट-प्रोसेस किया जा सकता है।
पोटिंग
इसे "एनकैप्सुलेशन" भी कहा जाता है, पोटिंग में एक तरल राल में भाग या असेंबली को डुबोना होता है, फिर इसे ठीक करना शामिल है। एक अन्य विधि भाग या असेंबली को एक मोल्ड में डालती है, और इसमें पॉटिंग कंपाउंड डाला जाता है, और सुधार के बाद, मोल्ड को हटाया नहीं जाता है, जो भाग या असेंबली का हिस्सा बन जाता है। पॉटिंग को प्री-मोल्डेड पोटिंग शेल में, या सीधे एक मोल्ड में किया जा सकता है। आज यह अर्धचालक घटकों को नमी और यांत्रिक क्षति से बचाने के लिए और लीड फ्रेम और चिप को एक साथ रखने वाली यांत्रिक संरचना के रूप में काम करने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पहले के समय में इसका इस्तेमाल अक्सर मुद्रित सर्किट मॉड्यूल के रूप में निर्मित मालिकाना उत्पादों की रिवर्स इंजीनियरिंग को हतोत्साहित करने के लिए किया जाता था। यह आमतौर पर उच्च वोल्टेज उत्पादों में भी उपयोग किया जाता है ताकि जीवित भागों को एक साथ रखा जा सके (पोटिंग कंपाउंड के कारण कोरोना डिस्चार्ज को खत्म करना), ताकि उत्पाद छोटा हो सके। यह संवेदनशील क्षेत्रों से गंदगी और प्रवाहकीय संदूषक (जैसे अशुद्ध पानी) को भी बाहर करता है। एक अन्य उपयोग सोनार ट्रांसड्यूसर जैसे गहरे जलमग्न वस्तुओं को अत्यधिक दबाव में गिरने से बचाने के लिए है सभी रिक्तियां भर कर। पोटिंग कठोर या नरम हो सकती है। जब शून्य-मुक्त पोटिंग की आवश्यकता होती है, तो उत्पाद को वैक्यूम कक्ष में रखना आम बात है, जबकि राल अभी भी तरल है, आंतरिक गुहाओं और राल से हवा को बाहर निकालने के लिए कई मिनट के लिए एक वैक्यूम पकड़ें, फिर वैक्यूम को छोड़ दें . वायुमंडलीय दबाव आवाजों को ध्वस्त कर देता है और तरल राल को सभी आंतरिक रिक्त स्थान में मजबूर करता है। वैक्यूम पोटिंग रेजिन के साथ सबसे अच्छा काम करता है जो सॉल्वेंट वाष्पीकरण के बजाय पोलीमराइजेशन द्वारा ठीक होता है।
पोरसिटी सीलिंग या संसेचन
पोरसिटी सीलिंग या राल संसेचन पोटिंग के समान है, लेकिन एक शेल या मोल्ड का उपयोग नहीं करता है। भागों को एक बहुलक मोनोमर या विलायक-आधारित कम चिपचिपापन प्लास्टिक समाधान में डूबे हुए हैं। द्रव के ऊपर का दबाव एक पूर्ण वैक्यूम तक कम हो जाता है। वैक्यूम जारी होने के बाद, द्रव भाग में बहता है। जब भाग को राल स्नान से वापस ले लिया जाता है, तो इसे सूखा और/या साफ किया जाता है और फिर ठीक हो जाता है। इलाज में आंतरिक राल को पोलीमराइज़ करना या विलायक को वाष्पित करना शामिल हो सकता है, जो विभिन्न वोल्टेज घटकों के बीच एक इन्सुलेटिंग ढांकता हुआ सामग्री छोड़ देता है। पोरसिटी सीलिंग (राल संसेचन) सभी आंतरिक रिक्त स्थान को भरता है, और धोने/कुल्ला प्रदर्शन के आधार पर सतह पर एक पतली कोटिंग छोड़ सकता है या नहीं हो सकता है। वैक्यूम संसेचन पोरसिटी सीलिंग का मुख्य अनुप्रयोग ट्रांसफॉर्मर, सोलनॉइड्स, फाड़ना स्टैक या कॉइल और कुछ उच्च वोल्टेज घटकों की ढांकता हुआ ताकत को बढ़ावा देने में है। यह आयनीकरण को बारीकी से लाइव सतहों के बीच बनाने और विफलता की शुरुआत करने से रोकता है।
लिक्विड फिलिंग
लिक्विड फिलिंग का उपयोग कभी -कभी पोटिंग या संसेचन के विकल्प के रूप में किया जाता है।यह आमतौर पर एक ढांकता हुआ द्रव है, जो अन्य सामग्रियों के साथ रासायनिक संगतता के लिए चुना जाता है। इस विधि का उपयोग ज्यादातर बहुत बड़े विद्युत उपकरणों जैसे यूटिलिटी ट्रांसफार्मर में, ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ाने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग गर्मी हस्तांतरण में सुधार करने के लिए भी किया जा सकता है, खासकर अगर एक हीट एक्सचेंजर के माध्यम से प्राकृतिक संवहन या मजबूर संवहन द्वारा प्रसारित करने की अनुमति है। पॉटिंग की तुलना में अधिक आसानी से मरम्मत के लिए तरल भरने को हटाया जा सकता है।
अनुरूप कोटिंग या कन्फोर्मल कोटिंग
अनुरूप कोटिंग विभिन्न तरीकों द्वारा लागू एक पतली इन्सुलेट कोटिंग है। यह नाजुक घटकों के यांत्रिक और रासायनिक सुरक्षा प्रदान करता है। यह व्यापक रूप से बड़े पैमाने पर उत्पादित वस्तुओं जैसे अक्षीय-लीड रेसिस्टर्स और कभी-कभी मुद्रित सर्किट बोर्डों पर उपयोग किया जाता है। यह बहुत किफायती हो सकता है, लेकिन लगातार प्रक्रिया की गुणवत्ता प्राप्त करना कुछ मुश्किल है।
ग्लोब-टॉप
ग्लोब-टॉप चिप-ऑन-बोर्ड असेंबली (COB) में उपयोग किए जाने वाले अनुरूप कोटिंग का एक प्रकार है। इसमें विशेष रूप से तैयार किए गए एपॉक्सी की एक बूंद होती है[3] या राल एक अर्धचालक चिप और उसके तार बॉन्ड पर जमा किया गया, यांत्रिक सहायता प्रदान करने के लिए और फिंगरप्रिंट अवशेषों जैसे दूषित पदार्थों को बाहर करने के लिए जो सर्किट ऑपरेशन को बाधित कर सकता है। यह आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक खिलौनों और कम-अंत उपकरणों में उपयोग किया जाता है।[4]
चिप ऑन बोर्ड
सरफेस-माउंटेड LED अक्सर चिप-ऑन-बोर्ड (COB) कॉन्फ़िगरेशन में बेचे जाते हैं। इनमें, व्यक्तिगत डायोड को एक सरणी में रखा जाता है, जो डिवाइस को एक अधिक मात्रा में चमकदार प्रवाह का उत्पादन करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप गर्मी को समग्र छोटे पैकेज में परिणामी गर्मी को नष्ट करने की अधिक क्षमता होती है, जो कि बढ़ते LED द्वारा पूरा किया जा सकता है, यहां तक कि सतह माउंट प्रकार भी, विशिष्ट रूप से एक सर्किट बोर्ड पर।[5]
हर्मेटिक मेटल/ग्लास केस
हर्मेटिक मेटल पैकेजिंग ने वैक्यूम ट्यूब उद्योग में जीवन शुरू किया, जहां संचालन के लिए एक पूरी तरह से रिसाव-प्रूफ आवास आवश्यक था।इस उद्योग ने ग्लास-सील इलेक्ट्रिकल फीडथ्रू को विकसित किया, जैसे कि कोवर जैसे मिश्र धातुओं का उपयोग करके सीलिंग ग्लास के विस्तार के गुणांक से मेल खाने के लिए ताकि ट्यूब गर्म होने के साथ महत्वपूर्ण धातु-कांच के बॉन्ड पर यांत्रिक तनाव को कम किया जा सके। कुछ बाद के ट्यूबों ने धातु के मामलों और फीडथ्रू का उपयोग किया, और केवल व्यक्तिगत फीडथ्रू के आसपास इन्सुलेशन का उपयोग कांच का उपयोग किया। आज, ग्लास-सील पैकेज का उपयोग ज्यादातर महत्वपूर्ण घटकों और एयरोस्पेस के उपयोग के लिए असेंबली में किया जाता है, जहां तापमान, दबाव और आर्द्रता में अत्यधिक परिवर्तनों के तहत रिसाव को भी रोका जाना चाहिए।
हर्मेटिक सिरेमिक पैकेज
फ्लैट सिरेमिक टॉप और बॉटम कवर के बीच एक विटेरस पेस्ट लेयर में एम्बेडेड एक लीड फ्रेम से युक्त पैकेज कुछ उत्पादों के लिए धातु/ग्लास पैकेज की तुलना में अधिक सुविधाजनक हैं, लेकिन समकक्ष प्रदर्शन देते हैं। उदाहरण सिरेमिक दोहरे इन-लाइन पैकेज रूप में एकीकृत सर्किट चिप्स हैं, या एक सिरेमिक बेस प्लेट पर चिप घटकों के जटिल हाइब्रिड असेंबली हैं। इस प्रकार की पैकेजिंग को दो मुख्य प्रकारों में भी विभाजित किया जा सकता है: मल्टीलेयर सिरेमिक पैकेज (जैसे कम तापमान सह-संचालित सिरेमिक LTCC और उच्च तापमान सह-संचालित सिरेमिक HTCC) और दबाया सिरेमिक पैकेज।
मुद्रित सर्किट असेंबली/प्रिंटेड सर्किट अस्सेम्ब्लीज़
मुद्रित सर्किट मुख्य रूप से घटकों को एक साथ जोड़ने के लिए एक तकनीक हैं, लेकिन वे यांत्रिक संरचना भी प्रदान करते हैं। कुछ उत्पादों में, जैसे कि कंप्यूटर एक्सेसरी बोर्ड, वे सभी संरचना हैं।यह उन्हें इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग के ब्रह्मांड का हिस्सा बनाता है।
रिलायबिलिटी इवैल्यूएशन
एक विशिष्ट विश्वसनीयता योग्यता में निम्न प्रकार के पर्यावरणीय चिंताएं शामिल हैं:
- जलाकर निशाल बनाना
- तापमान सायक्लिंग
- ऊष्मीय आघात
- सोल्डेबिलिटी
- आटोक्लेव
- दृश्य निरीक्षण
- हर्मेटिकिटी/नमी प्रतिरोध
- हाइग्रोथर्मल टेस्ट
हाइग्रोथर्मल परीक्षण तापमान और आर्द्रता वाले कक्षों में किया जाता है। यह एक पर्यावरणीय तनाव परीक्षण है जिसका उपयोग उत्पाद की विश्वसनीयता के मूल्यांकन में किया जाता है। विशिष्ट हाइग्रोथर्मल परीक्षण 85˚C तापमान और 85% सापेक्ष आर्द्रता (abbr। 85˚C/85%RH) है। परीक्षण के दौरान, इसके यांत्रिक या विद्युत गुणों का परीक्षण करने के लिए समय-समय पर नमूना लिया जाता है। संदर्भों में हाइग्रोथर्मल परीक्षण से संबंधित कुछ शोध कार्य देखे जा सकते हैं।[6]
यह भी देखें
- अर्धचालक पैकेज
- एकीकृत सर्किट पैकेजिंग
- पैकेजिंग (विघटन)
- पैकेजिंग
संदर्भ
- ↑ Michael Pecht et al, Electronic Packaging Materials and Their Properties, CRC Press, 2017 ISBN 135183004X ,Preface
- ↑ Sudo, Toshio & Sasaki, Hideki & Masuda, Norio & Drewniak, James. (2004). Electromagnetic Interference (EMI) of System-on-Package (SOP). Advanced Packaging, IEEE Transactions on. 27. 304 - 314. 10.1109/TADVP.2004.828817.
- ↑ Venkat Nandivada. "Enhance Electronic Performance with Epoxy Compounds". Design World. 2013.
- ↑ Joe Kelly. "Improving Chip on Board Assembly". 2004.
- ↑ Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths: Including Actinides. Elsevier Science. 1 August 2016. p. 89. ISBN 978-0-444-63705-5.
- ↑ G. Wu et al. "Study on the shear strength degradation of ACA joints induced by different hygrothermal aging conditions ". Microelectronics Reliability. 2013.
