Tiga Proses Pengemasan Utama untuk Sensor CMOS: Penjelasan CSP, COB, dan PLCC

CSP adalah singkatan dari Paket Skala Chip. Sesuai dengan namanya, fitur utamanya adalah ukuran paketnya hampir sama dengan ukuran inti chip itu sendiri. Secara standar, rasio area inti terhadap area paket biasanya tidak melebihi 1:1.1.​

Alur Proses :​

CSP adalah bentuk kemasan yang diproses pada tingkat wafer. Proses dasarnya melibatkan pemrosesan langsung lensa mikro dan filter warna (jika diperlukan) pada wafer sirkuit yang telah selesai, diikuti dengan pembentukan susunan kotak bola melalui proses bumping, dan akhirnya memotong wafer menjadi unit sensor individual. Dalam pembuatan modul kamera, sensor yang menggunakan kemasan CSP biasanya dipasang langsung ke PCB menggunakan mesin penempatan SMT.

COB adalah singkatan Chip On Board. Ini adalah teknologi pengemasan di mana cetakan telanjang dipasang langsung dan dihubungkan secara elektrik ke papan sirkuit akhir.​

Alur Proses :​

Proses COB lebih kompleks, terutama dilakukan pada tingkat chip individual, dan biasanya memerlukan ruang bersih Kelas 1000 atau bahkan Kelas 100.

1. Die Attach: Chip telanjang yang dipotong dadu (Die) dipasang ke lokasi yang ditentukan pada PCB menggunakan resin epoksi konduktif termal (misalnya pasta perak).​
2. Pengawetan: Pasta perak diawetkan dengan pemanasan, mengamankan chip dengan kuat.​
3. Ikatan Kawat: Menggunakan kabel emas atau aluminium, bantalan pada chip dihubungkan ke bantalan yang sesuai pada PCB melalui ikatan termokompresi, pengelasan ultrasonik, atau pengelasan termosonik.​
4. Pengujian dan Penyegelan: Pengujian kelistrikan awal dilakukan. Epoksi atau resin hitam khusus kemudian disalurkan untuk menutupi chip dan kabel emas untuk perlindungan. Ini diikuti dengan penyembuhan akhir dan pengujian akhir.

PLCC adalah singkatan Pembawa Chip Bertimbal Plastik. Ini adalah tipe paket pemasangan permukaan yang lebih lama-di mana kabelnya memanjang dari keempat sisi badan paket dan membengkok ke bawah dalam konfigurasi kabel "J"-.​

Alur Proses :​

1. Pengemasan PLCC melibatkan pra-pengemasan chip untuk membentuk komponen independen dengan bentuk dan pin standar.​
2. Chip tersebut dilekatkan pada rangka timah.​
3. Sambungan listrik internal dibuat melalui ikatan kawat.​
4. Rakitannya dicetak dan dikemas dengan bahan plastik.​
5. Sensor PLCC yang terbentuk sebagai komponen standar dipasang pada PCB menggunakan reflow solder.

Keuntungan:​

• Ukuran ultra-kompak mendukung miniaturisasi perangkat terminal, terutama cocok untuk kamera mikro di ponsel, jam tangan pintar, dll., meminimalkan ukuran sensor dan menghemat ruang untuk modul lensa.​
• Performa kelistrikan yang luar biasa: Jalur interkoneksi pendek mengurangi kehilangan sinyal dan meningkatkan kecepatan transmisi data.​
• Efisiensi pembuangan panas yang baik: Lapisan kemasan tipis dan tidak ada penghalang braket memfasilitasi pembuangan panas dari sensor.​

Kekurangan:​

• Persyaratan presisi proses yang tinggi menghasilkan biaya pengemasan yang jauh lebih tinggi dibandingkan dua metode lainnya.​
• Transmisi cahaya buruk: Permukaan pelindung kaca dapat menyebabkan bayangan karena penetrasi cahaya latar, sehingga memengaruhi kualitas gambar sensor CMOS.​
• Resistensi kontaminasi yang lemah: Meskipun dapat dikerjakan ulang, namun masih memiliki persyaratan tertentu untuk lingkungan produksi.

Keuntungan:​

• Keandalan tinggi: Kombinasi bodi paket plastik dan rangka timah logam memberikan ketahanan benturan dan getaran yang sangat baik.​
• Pemasangan dan pengerjaan ulang yang mudah: Pin berbentuk J-memfasilitasi penyolderan reflow dan mudah dibongkar.​
• Performa sinyal yang stabil: Pitch pin yang masuk akal mengurangi crosstalk antar pin, cocok untuk transmisi sinyal kecepatan-sedang.​

Kekurangan:​

• Ukuran paket yang besar membuatnya tidak mampu memenuhi kebutuhan miniaturisasi sensor mikro CMOS.​
• Kepadatan pin yang terbatas, sehingga sulit beradaptasi dengan chip sensor kompleks dengan jumlah pin yang banyak.​
• Performa pembuangan panas rata-rata: Konduktivitas termal bahan plastik yang rendah membuatnya tidak cocok untuk sensor-berkekuatan tinggi.

Keuntungan:​

• Keuntungan biaya yang signifikan: Menghilangkan proses pengepakan yang tidak memerlukan proses dan proses pengemasan yang independen, sehingga menghasilkan biaya bahan dan proses yang paling rendah.​
• Ketinggian kemasan terendah, berkontribusi terhadap ketipisan modul secara keseluruhan dan cocok untuk perangkat yang sensitif terhadap ketebalan.​
• Proses yang matang dan integrasi yang tinggi: Mendukung pengemasan substrat bersama multi-chip, dengan laju piksel mati yang dapat dikontrol dalam 5 per 100.000.​

Kekurangan:​

• Pemeliharaan yang sangat buruk: Chip yang kosong tidak dapat diganti satu per satu setelah dimasukkan ke dalam pot, sehingga seluruh media harus diganti jika terjadi kegagalan.​
• Persyaratan ketat untuk lingkungan produksi: Pemasangan PCB memerlukan pencegahan debu dan kelembapan, karena chip telanjang rentan terhadap kontaminasi.​
• Waktu proses yang lama dan fluktuasi tingkat hasil yang besar, memerlukan pengendalian proses yang ketat.

• Kemasan CSP menjadi pilihan utama untuk miniaturisasi sensor CMOS, khususnya untuk kamera mikro pada perangkat portabel seperti ponsel dan jam tangan pintar. Ini dapat meminimalkan ukuran sensor dan menghemat ruang untuk modul lensa.​
• Karena keterbatasan ukuran, kemasan PLCC hanya digunakan di beberapa sensor CMOS dengan persyaratan ukuran yang longgar, seperti kamera pengintai awal atau sensor-resolusi rendah industri, dan telah diganti secara bertahap.​
• Meskipun kemasan COB memiliki ketinggian paling rendah, namun memerlukan ruang khusus untuk pengikatan dan pot. Ini sebagian besar digunakan dalam modul sensor yang sensitif terhadap biaya dan dengan batasan ukuran yang longgar, seperti pengawasan keamanan dan-perangkat otomotif purnajual.

• Permukaan pelindung kaca pada kemasan CSP mengurangi transmisi cahaya, yang dapat mempengaruhi sensitivitas sensor CMOS. Optimalisasi desain optik diperlukan untuk mengimbangi ghosting.​
• Badan paket plastik dan tata letak pin kemasan PLCC memiliki sedikit gangguan terhadap cahaya, namun jalur sinyal lebih panjang dibandingkan CSP, sehingga dapat menyebabkan penundaan sinyal pada-sensor pencitraan berkecepatan tinggi.​
• Kemasan COB tidak memiliki lapisan kemasan tambahan untuk menghalangi cahaya, secara teori mencapai sensitivitas cahaya yang lebih tinggi. Namun, keripik telanjang langsung terkena pot; pencegahan debu yang tidak tepat dapat menyebabkan noda pada permukaan sensor, sehingga mempengaruhi kualitas gambar.

• Sensor CMOS dengan kemasan CSP memiliki waktu proses yang singkat dan biaya peralatan yang rendah namun harga satuan chip yang tinggi. Cocok untuk perangkat andalan kelas menengah-hingga-kelas atas-yang menginginkan performa dan ukuran ekstrem.​
• Sensor dengan kemasan PLCC memiliki kompatibilitas proses yang kuat dan biaya perawatan yang rendah namun biaya material lebih tinggi dibandingkan COB. Mereka cocok untuk sensor industri dengan persyaratan keandalan yang tinggi.​
• Sensor dengan kemasan COB memiliki biaya pengemasan paling rendah namun memerlukan investasi peralatan proses yang besar dan menghadapi kesulitan dalam pengendalian tingkat hasil. Mereka cocok untuk sensor kelas-hingga-rendah-konsumen-kelas atau peralatan pengawasan-yang diproduksi secara massal.

• Sensor yang dikemas-CSP memiliki ketahanan terhadap benturan yang lemah dan rentan terhadap kegagalan di lingkungan yang keras, sehingga lebih cocok untuk skenario suhu normal dalam ruangan.​
• Sensor paket PLCC-memiliki perlindungan mekanis yang baik dan koneksi pin berbentuk J-yang stabil, beradaptasi dengan lingkungan yang cukup keras seperti aplikasi otomotif dan industri.​
• Sensor yang dikemas COB-mencapai perlindungan tingkat IP65 melalui pot, tanpa hambatan dalam penanganannya. Mereka memiliki ketahanan yang kuat terhadap kelembapan, panas, dan semprotan garam, cocok untuk lingkungan yang kompleks seperti pengawasan di luar ruangan.