Une multitude de nouvelles options de conception. La série RASMIDTM de composants ultra-compacts de ROHM est la nouveauté en matière de miniaturisation

Ces dernières années, avec la fonctionnalité croissante d'une variété d'équipements tels que les smartphones et les tablettes PC, il y a eu un besoin croissant de facteurs de forme au niveau des composants plus fins et plus compacts qui offrent une plus grande précision et fiabilité. L'émergence récente de l'électronique portable, par exemple à des fins de consommation et de santé, a également alimenté la demande de produits plus petits et plus fins. Aussi dans les appareils pour le sport et dans les toilettes.

Depuis 2004, il a été démontré qu'il était impossible de fabriquer des puces de résistance inférieures à la taille 0402 (0.4 × 0.2 mm) en utilisant la technologie de fabrication existante, principalement en raison de la grande tolérance dimensionnelle du boîtier allant jusqu'à ± 20 μm lors de la fabrication. processus, la perte de copeaux et une variété de facteurs.

En réponse, la technologie éprouvée et brevetée de ROHM pour améliorer les innovations technologiques dans le domaine de la miniaturisation des circuits intégrés a été transférée vers des dispositifs discrets et passifs. Cela a permis enfin de proposer les produits les plus petits du monde, pour les résistances, les transistors et les diodes mais aussi pour les condensateurs au tantale et les LED, offrant une précision dimensionnelle sans précédent (±10μm). La miniaturisation a été réalisée à l'aide de nouvelles techniques de fabrication pionnières, qui rompent complètement avec les conventions, ce qui a donné naissance à la série de composants ultra-compacts RASMID™ (ROHM Advanced Smart Micro Device).

En 2011, ROHM a pu développer avec succès la plus petite résistance à puce au monde de taille 03015 (0,3 mm × 0,15 mm), réduisant la taille de 44% par rapport à la taille conventionnelle de 0402, et en 2012 a produit des diodes Zener de taille 0402 qui représentaient les plus petits semi-conducteurs de l'industrie. En 2013, des diodes à barrière Schottky (SBD) de taille 0402 ont été ajoutées à cette gamme, tandis que des résistances sur puce de taille 03015 ont été ajoutées en dernier recours, entrant dans la production de masse de la technologie RASMID™ qui implique non seulement la miniaturisation de produits, mais aussi des méthodes et des techniques (par exemple dans le processus d'assemblage) qui peuvent permettre la réalisation pratique ainsi que leur commercialisation.Plusieurs facteurs conduisent à ce développement.

1) Précision dimensionnelle remarquable

Outre le développement de systèmes de fabrication utilisant une technologie de miniaturisation exclusive, les méthodes de découpe ont été remaniées pour limiter considérablement la tolérance dimensionnelle encapsulée dans le processus de découpe à ± 10 μm. En conséquence, les bavures et les fissures sont éliminées, minimisant les erreurs d'adhérence tout en augmentant la précision de l'assemblage (voir Figure 1).

2) Erreurs d'assemblage considérablement réduites en adoptant des électrodes inférieures.

Dans le cas où des composants de puces miniatures allongés sont alignés sur une carte de circuit imprimé et passés à travers un four de refusion ou similaire pour le soudage, les puces ont tendance à s'empiler côte à côte à l'extrême. Ceci est souvent connu sous le nom de "phénomène de Manhattan" ou "Tombstoning" (pitch), en raison de la ressemblance avec les immeubles de grande hauteur ou les pierres tombales.

Quant à ce qui fait que les composants se tiennent debout, divers facteurs entrent en jeu, tels que la tension superficielle de la soudure et le temps de montée en température, mais l'équilibre latéral des composants joue également un rôle important. Dans le cas d'électrodes à facettes multiples, lorsque les côtés et le fond sont retirés de la soudure comme indiqué sur la figure, une force est exercée dans la direction de la ligne rouge (voir Figure 2). La différence de la zone de contact de l'électrode et de la soudure est augmentée. S'il y a une dispersion dans la taille de l'électrode et la position d'impression de la soudure, lorsqu'il y a des irrégularités dans la position d'impression de la taille de la soudure et de l'électrode (comme sur la figure), la poussée se produit là où la zone de contact est plus gros, ce qui rend la « tête d'affiche » plus susceptible de se produire (en particulier avec des puces compactes). Au contraire, avec des dispositifs à électrodes inférieures sans électrodes adjacentes, la poussée se produit uniquement dans la direction vers le bas, éliminant pratiquement le « pas ».

En cuanto a los productos RASMID™ las irregularidades laterales del electrodo se reducen aún más mediante la mejora de la precisión dimensional y mediante la adopción de una superficie de electrodo de oro que ofrece una excelente resistencia a la corrosión para mejorar la capacidad de humectación de la soudage. Une soudure générale sans plomb a été utilisée pour le test d'évaluation.

3) Développement conjoint d'assemblage de haute précision et haute densité de la technologie respective

ROHM a développé la série RASMID™ non seulement pour réaliser la miniaturisation des produits, mais aussi pour cultiver une technologie qui permet une réalisation pratique qui s'étend à la technologie d'assemblage. En ce qui concerne la nouvelle taille de 03015, de nombreuses discussions ont eu lieu avec les principaux fabricants de machines à insérer et des efforts conjoints ont été faits pour améliorer les ratios de sélection des composants sur les machines à insérer les composants. Par conséquent, la configuration de la puce, le rubanage du matériau et la dimension du rubanage, etc. ont été optimisés pour aboutir à un taux de défaut nul lors des évaluations d'assemblage, même en cas d'utilisation d'un grand nombre d'échantillons.

De plus, dans le cas d'une électrode à facettes multiples, une grande surface de plaque (zone de montage des composants) est nécessaire pour permettre à la soudure de s'enrouler autour des surfaces latérales et supérieures (filet). Cependant, grâce à une plus grande précision et en adoptant des électrodes plus basses, ROHM a pu minimiser la zone de soudure requise, réduisant ainsi l'empreinte de 40 %. D'autre part, cela conduit à une réduction du matériau de soudage nécessaire.

4) En réduisant la taille et le poids, d'excellentes propriétés de collision et une fiabilité des joints pourraient être obtenues

On craignait que la réduction de la taille du produit et l'adoption d'une configuration d'électrode inférieure réduise la taille de la zone de contact avec la zone de soudure, ce qui affaiblirait la résistance aux chocs et la robustesse, mais en revoyant les matériaux et la réduction du poids de la masse par rapport au conventionnel taille 0402, la résistance à la force de choc appliquée au substrat lors de sa chute est au contraire améliorée. De multiples tests en termes d'adsorption et de précision ont souligné le résultat que les caractéristiques n'étaient pas affectées de manière négative. De plus, des tests de contrainte mécanique ont montré que les dispositifs RASMID fonctionnaient de manière identique aux éléments basés sur des emballages moulés en ce qui concerne la force de montage, la courbe de contrainte du PCB, l'adhérence de la soudure et la pression.

Exemples

Diodes à barrière Schottky de taille 0402 (0,4 x 0,2 mm)

La plus petite classe de diodes à barrière Schottky au monde utilise de nouvelles techniques de fabrication caractéristiques de la série RASMID™, permettant un montage haute densité idéal pour les appareils mobiles tels que les smartphones et les appareils avec NUI (Natural User Interface) pour une manipulation intuitive. Avec les diodes en général, il existe une relation inverse entre la miniaturisation de la puce et les propriétés électriques, donc si le boîtier est réduit, le défi consiste à maintenir les caractéristiques avantageuses.

La minimisation des emballages entraîne généralement une réduction des puces (matrices) dans le processus de moulage, ce qui affecte négativement les performances électriques. Dans le cas de RASMID, la taille de la puce (dés) est identique à celle du boîtier, de sorte que les performances électriques peuvent être maintenues élevées. Cependant, la taille est réduite de 82 % par rapport à la taille conventionnelle 0603 (0,6 mm × 0,3 mm) (voir Figure 3).

En rompant cette relation et en adoptant des structures de dispositifs à puce propriétaires, ainsi que l'utilisation d'une technologie d'usinage ultra-précise, les caractéristiques électriques clés telles que la tension directe (VF) sont conservées, tandis que la taille et l'épaisseur sont réduites par rapport aux produits de taille 0603 conventionnels ( voir tableau 1). La force de montage, la courbe de contrainte PCB, l'adhésion de la soudure et les tests de pression conduisent aux mêmes résultats que les produits conventionnels basés sur des boîtiers.

Résistances ultra compactes de taille 03015 (0,3 x 0,15 mm)

Les résistances ROHM taille 03015 sont les composants électroniques les plus compacts disponibles au niveau de la production. La taille a été réduite de 56 % de plus que les produits de taille conventionnelle 0402 (voir Figure 4). 

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