Explicació dels tres processos d'embalatge principals per a sensors CMOS: CSP, COB i PLCC

CSP són les sigles de Chip Scale Package. Com el seu nom indica, la seva característica clau és que la mida del paquet és gairebé idèntica a la mida del nucli del propi xip. Per estàndard, la proporció de l'àrea central a l'àrea del paquet normalment no supera 1:1,1

Flux del procés:

CSP és una forma d'envasament processada a nivell d'hòstia. El procés bàsic consisteix a processar directament les microlents i els filtres de color (si cal) a l'hòstia del circuit completat, seguit de la formació d'una matriu de quadrícula de boles mitjançant un procés de cop, i finalment tallar l'hòstia en unitats de sensor individuals. En la fabricació de mòduls de càmeres, els sensors que utilitzen embalatge CSP normalment es munten directament a la PCB mitjançant màquines de col·locació SMT.

COB significa Chip On Board. Aquesta és una tecnologia d'embalatge on la matriu nu es munta directament i es connecta elèctricament a la placa de circuit final

Flux del procés:

El procés COB és més complex, es realitza principalment a nivell de xip individual, i normalment requereix una sala neta de classe 1000 o fins i tot de classe 100.

1. Enganxament de matriu: el xip nu tallat (Die) s'uneix a la ubicació designada a la PCB mitjançant resina epoxi conductora tèrmica (per exemple, pasta de plata).
2. Curat: la pasta de plata es cura escalfant, fixant fermament el xip
3. Unió de filferro: utilitzant cables d'or o d'alumini, els coixinets del xip es connecten als coixinets corresponents del PCB mitjançant unió per termocompressió, soldadura per ultrasons o soldadura termosònica.
4. Proves i segellats: es realitzen proves elèctriques prèvies. A continuació, es distribueix una resina o epoxi negre especial per cobrir el xip i els cables daurats per protegir-los. Això és seguit de la curació final i la prova final.

PLCC són les sigles de Plastic Leaded Chip Carrier. És un tipus més antic de paquet de muntatge en superfície-on els cables s'estenen des dels quatre costats del cos del paquet i es dobleguen cap avall en una configuració de cables en "J"-.​

Flux del procés:

1. L'embalatge PLCC consisteix a-empaquetar prèviament el xip per formar un component independent amb una forma estàndard i agulles.
2. El xip està connectat a un marc de plom.​
3. Les connexions elèctriques internes es realitzen mitjançant unió de cables
4. El conjunt està modelat i encapsulat amb material plàstic.​
5. El sensor PLCC format, com a component estàndard, es munta a la PCB mitjançant soldadura per reflux.

Avantatges:

• La mida ultra-compacte admet la miniaturització de dispositius terminals, especialment adequat per a microcàmeres de telèfons mòbils, rellotges intel·ligents, etc., minimitzant la mida del sensor i estalviant espai per als mòduls de lents.​
• Excel·lent rendiment elèctric: els camins d'interconnexió curts redueixen la pèrdua de senyal i milloren la velocitat de transmissió de dades
• Bona eficiència de dissipació de calor: la capa d'embalatge prima i sense cap obstrucció de suport faciliten la dissipació de la calor del sensor.

Inconvenients:

• Els requisits d'alta precisió del procés donen lloc a costos d'embalatge significativament més elevats que els altres dos mètodes
• Poca transmissió de la llum: la superfície protectora de vidre pot causar fantasmes a causa de la penetració de la llum de fons, afectant la qualitat d'imatge dels sensors CMOS.
• Resistència a la contaminació feble: tot i que és reelaborable, encara té certs requisits per a l'entorn de producció.

Avantatges:

• Alta fiabilitat: la combinació del cos del paquet de plàstic i el marc de plom metàl·lic ofereix una excel·lent resistència a l'impacte i a les vibracions
• Instal·lació i reelaboració convenients: les agulles en forma de J- faciliten la soldadura per reflux i són fàcils de desmuntar.
• Rendiment estable del senyal: un pas raonable del pin redueix la diafonia entre els pins, adequat per a la transmissió del senyal de -velocitat mitjana.​

Inconvenients:

• La gran mida del paquet fa que no pugui satisfer les necessitats de miniaturització dels sensors micro CMOS
• Densitat limitada de pins, cosa que dificulta l'adaptació a xips de sensor complexos amb un gran nombre de pins
• Rendiment mitjà de dissipació de calor: la baixa conductivitat tèrmica dels materials plàstics fa que no sigui adequat per a sensors d'alta-potència.

Avantatges:

• Avantatge de costos significatiu: elimina els suports i els processos d'embalatge independents, donant com a resultat els costos més baixos de material i procés.
• Altura d'embalatge més baixa, que contribueix a la primesa general del mòdul i apta per a dispositius sensibles al gruix.
• Procés madur i alta integració: admet l'envasament multi-xip co{-substrat, amb una taxa de píxels morts controlable en 5 per 100.000.​

Inconvenients:

• Mantenibilitat extremadament deficient: els encenalls nus no es poden substituir individualment després de l'envasament, de manera que cal substituir tot el substrat en cas de fallada.
• Requisits estrictes per a l'entorn de producció: el muntatge de PCB requereix la prevenció de pols i humitat, ja que els xips nus són susceptibles a la contaminació.
• Llarg temps de procés i grans fluctuacions en la taxa de rendiment, que requereixen un estricte control del procés.

• L'embalatge CSP és l'opció bàsica per a la miniaturització de sensors CMOS, especialment per a microcàmeres en dispositius portàtils com ara telèfons mòbils i rellotges intel·ligents. Pot minimitzar la mida del sensor i estalviar espai per als mòduls de lents
• A causa de les limitacions de mida, l'embalatge PLCC només s'utilitza en alguns sensors CMOS amb requisits de mida solt, com ara les primeres càmeres de vigilància o sensors industrials de baixa-resolució, i s'ha substituït gradualment.​
• Tot i que l'envàs COB té l'alçada més baixa, requereix espai reservat per a l'enllaç i l'envasament. S'utilitza principalment en mòduls de sensors sensibles al cost i amb restriccions de mida soltes, com ara la vigilància de seguretat i els dispositius d'automoció de -posterior al mercat.

• La superfície protectora de vidre de l'envàs CSP redueix la transmissió de la llum, que pot afectar la sensibilitat dels sensors CMOS. Es requereix l'optimització del disseny òptic per compensar el fantasma.​
• El cos de l'envàs de plàstic i la disposició dels pins de l'envàs PLCC tenen poca interferència amb la llum, però el camí del senyal és més llarg que el del CSP, cosa que pot provocar un retard del senyal en els sensors d'imatge{0}}d'alta velocitat.
• L'embalatge COB no té cap capa d'embalatge addicional per bloquejar la llum, aconseguint teòricament una major sensibilitat a la llum. No obstant això, els encenalls nus estan directament exposats al test; una prevenció inadequada de pols pot provocar taques a la superfície del sensor, afectant la qualitat de la imatge.

• Els sensors CMOS amb embalatge CSP tenen un temps de procés curt i uns costos d'equip baixos, però uns preus unitaris de xip elevats. Són adequats per a dispositius emblemàtics de gamma mitjana-{-alta- que persegueixen un rendiment i una mida extrems.​
• Els sensors amb embalatge PLCC tenen una gran compatibilitat amb els processos i uns costos de manteniment baixos, però uns costos de material més elevats que el COB. Són aptes per a sensors industrials amb alts requisits de fiabilitat
• Els sensors amb embalatge COB tenen els costos d'envasament més baixos, però requereixen una gran inversió en equips de procés i s'enfronten a dificultats en el control de la taxa de rendiment. Són adequats per a sensors de grau mitjà--baix-de consumidors-o equips de vigilància produïts-en massa.

• Els sensors empaquetats-CSP tenen una resistència a l'impacte feble i són propensos a fallar en entorns durs, cosa que els fa més adequats per a escenaris de temperatura normal en interiors.
• Els sensors empaquetats-PLCC tenen una bona protecció mecànica i connexions estables de pins en forma de J-, que s'adapten a entorns moderadament durs, com ara aplicacions d'automoció i industrials.
• Els sensors empaquetats COB-aconsegueixen una protecció de nivell IP65 a través de l'encapsulament, sense cap punt mort durant el tractament. Tenen una forta resistència a la humitat, la calor i l'esprai de sal, adequats per a entorns complexos com la vigilància exterior.