Корпус PGA

🕛 24.09.2009, 11:11

Корпус типа PGA до недавнего времени был самым распространенным. Он использовался начиная с 1980-х годов для процессоров 286 и сегодня применяется для процессоров Pentium и Pentium Pro. На нижней части корпуса микросхемы имеется массив штырьков, расположенных в виде решетки. Корпус PGA вставляется в гнездо типа ZIF (Zero Insertion Force - нулевая сила вставки). Гнездо ZIF имеет рычаг для упрощения процедуры установки и удаления чипа.
Для большинства процессоров Pentium используется разновидность PGA - SPGA (Staggered Pin Grid Array - шахматная решетка массива штырьков), где штырьки на нижней стороне чипа расположены в шахматном порядке, а не в стандартном - по строкам и столбцам. Это было сделано для того, чтобы разместить штырьки ближе друг к другу и уменьшить занимаемую микросхемой площадь. Справа на рис. 3.6 показан корпус Pentium Pro, на котором штырьки расположены по двойному шаблону SPGA; рядом с ним - обычный корпус процессора Pentium 66. Обратите внимание: на верхней половине корпуса Pentium Pro имеются дополнительные штырьки, которые расположены среди других строк и столбцов в шахматном порядке.
В ранних версиях корпуса PGA кристалл процессора устанавливался лицевой стороной вниз в специальную полость, находящуюся ниже поверхности подложки. После этого кристалл прикреплялся к корпусу микросхемы сотнями тончайших золотых проводков, соединяющих контакты микросхемы с внутренними контактами корпуса. После выполнения проводного соединения полость корпуса закрывалась специальной металлической крышкой. Подобный способ изготовления микросхем оказался слишком дорогим и трудоемким, поэтому были разработаны более дешевые и эффективные методы упаковки.
Рис. 3.6. Pentium 66 в корпусе PGA (слева) и Pentium Pro в корпусе SPGA, на котором штырьки расположены по двойному шаблону (справа)
Большинство современных процессоров собираются в корпусе с матричным расположением штырьковых выводов на обратной стороне кристалла (Flip-Chip Pin Grid Array - FC-PGA). Процессоры этого типа все еще устанавливаются в разъем PGA, но сам корпус стал значительно проще. При использовании корпуса FC-PGA необработанный кристалл кремния устанавливается лицевой стороной вниз на верхнюю часть подложки микросхемы. При этом проволочное соединение заменяется аккуратной пайкой контактов по периметру кристалла. Края кристалла заливаются эпоксидной смолой. В оригинальных версиях корпуса FC-PGA пользователь может увидеть тыльную часть необработанного кристалла, установленного в этой микросхеме.

К сожалению, существует целый ряд проблем, связанных с закреплением радиатора на корпусе микросхемы FC-PGA. Радиатор “сидит” на верхней части кристалла, который служит его основанием. Если к одной из сторон радиатора во время его установки (например, при подсоединении зажима) приложить чрезмерное усилие, можно расколоть кристалл кремния и повредить микросхему. Поскольку радиаторы становятся больше и тяжелее, увеличивается усилие, необходимое для их установки.
Компания AMD попыталась уменьшить вероятность повреждения, установив в корпусе процессора специальные резиновые прокладки, предотвращающие чрезмерный наклон радиатора во время установки. К сожалению, эластичность используемых прокладок не позволяет полностью избежать опасности повреждения микросхемы при установке радиатора.
В Intel была создана новая версия корпуса FC-PGA2, используемая в более современных процессорах Pentium III и всех процессорах Pentium 4. Этот корпус включает в себя специальный теплораспределитель - металлическую защитную крышку, расположенную на верхней части кристалла. Эта крышка позволяет устанавливать большие и довольно тяжелые радиаторы, не опасаясь потенциального повреждения ядра процессора.
Семейство процессоров Athlon 64 предполагает несколько иной способ крепления тепло-отвода по сравнению с Athlon XP. В Athlon 64 теплоотвод закрепляется на специальной рамке, прикрученной к системной плате. Кроме того, процессоры Athlon 64, Opteron и версии Sempron для Socket 754 оснащены теплорассеивателем, который позволяет устанавливать большие и тяжелые теплоотводы без угрозы повреждения ядра процессора.
В будущем появится корпус, получивший название безударной послойной сборки (Bumpless Build-Up Layer - BBUL), при которой кристалл полностью заключается в корпус; фактически стенки корпуса формируются вокруг кристалла и поверх него, образуя полностью герметичную конструкцию. Корпус подобного типа охватывает кристалл микросхемы, создавая при этом плоскую поверхность, необходимую для установки радиатора, а также упрощая схему внутренних соединений в корпусе.