अर्धचालक संकुल

अर्धचालक पैकेज धातु, प्लास्टिक, कांच या सिरेमिक आवरण होता है जिसमें अधिक असतत अर्धचालक उपकरण या एकीकृत परिपथ होते हैं। भिन्न-भिन्न घटक अर्धचालक वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) (सामान्यतः सिलिकॉन) पर डाई, परीक्षण और पैक किए जाने से पूर्व अर्धचालक उपकरण का निर्माण करते हैं। पैकेज इसे बाह्य वातावरण से जोड़ने के लिए साधन प्रदान करता है, जैसे मुद्रित परिपथ बोर्ड, भूमि, गेंदों, या पिन जैसे लीड के माध्यम से और यांत्रिक प्रभाव, रासायनिक संदूषण और प्रकाश उद्भासन जैसे संकटों से सुरक्षा प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, यह हीट स्प्रेडर की सहायता से या उसके बिना उपकरण द्वारा उत्पादित ऊष्मा को नष्ट करने में सहायता करता है। उपयोग में हजारों पैकेज प्रकार हैं। कुछ को अंतरराष्ट्रीय, राष्ट्रीय या उद्योग मानकों द्वारा परिभाषित किया जाता है, जबकि अन्य विशेष रूप से व्यक्तिगत निर्माता के लिए होते हैं।

पैकेज कार्य
अर्धचालक पैकेज में डायोड जैसे उपकरणों के लिए कम से कम दो लीड या संपर्क हो सकते हैं, या उन्नत माइक्रोप्रोसेसरों की स्थिति में, पैकेज में सैकड़ों कनेक्शन हो सकते हैं। अधिक छोटे पैकेज केवल उनके वायर लीड्स द्वारा समर्थित हो सकते हैं। उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए लक्षित बड़े उपकरण सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किए गए हीट सिंक में स्थापित किए जाते हैं जिससे कि वे सौ या हजारों वाट अपशिष्ट ताप को नष्ट कर सकें।

अर्धचालक को कनेक्शन प्रदान करने और अपशिष्ट ताप को आरक्षित करने के अतिरिक्त, अर्धचालक पैकेज के चिप को पर्यावरण से, विशेष रूप से नमी के प्रवेश से बचाना चाहिए। पैकेज के भीतर स्ट्रे कण या संक्षारण उत्पाद उपकरण के प्रदर्शन को कम कर सकते हैं या विफलता का कारण बन सकते हैं। भली भांति संवृत पैकेज अनिवार्य रूप से परिवेश के साथ गैस विनिमय की अनुमति नहीं देता है; इस प्रकार के निर्माण के लिए कांच, चीनी मिट्टी या धातु के बाड़ों की आवश्यकता होती है।



दिनांक कोड
निर्माता सामान्यतः स्याही या लेजर का उपयोग करके निर्माता के लोगो और पैकेज पर निर्माता के भाग संख्या को चिह्नित करते हैं, जिससे अपेक्षाकृत कुछ प्रकार के पैकेजों में पैक किए गए कई भिन्न-भिन्न और असंगत उपकरणों को पृथक करना सरल हो जाता है।

चिह्नों में अधिकांशतः 4 अंकों का दिनांक कोड सम्मिलित होता है, जिसे प्रायः YYWW के रूप में दर्शाया जाता है जहां YY को कैलेंडर वर्ष के अंतिम दो अंकों से प्रतिस्थापित कर दिया जाता है और WW को दो अंकों वाली सप्ताह की संख्या सामान्यतः आईएसओ सप्ताह संख्या से प्रतिस्थापित कर दिया जाता है। 

छोटे पैकेज में अधिकांशतः दो अंकों का दिनांक कोड सम्मिलित होता है। दो अंकों वाला दिनांक कोड YW का उपयोग करता है, जहाँ Y वर्ष का अंतिम अंक (0 से 9) है और W वर्ष के प्रारम्भ में 1 से प्रारम्भ होता है और प्रत्येक 6 सप्ताह में बढ़ जाता है (अर्थात, W 1 से 9 है)। अन्य दो अंकों का दिनांक कोड RKM उत्पादन दिनांक कोड YM का उपयोग करता है, जहाँ Y उन 20 अक्षरों में से है जो प्रत्येक 20 वर्षों में चक्र को दोहराता है (उदाहरण के लिए, "M" का उपयोग 1980, 2000, 2020, आदि का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया गया था) और M उत्पादन के माह को दर्शाता है (1 से 9, जनवरी से सितंबर को दर्शाता करता है, O अक्टूबर को दर्शाता करता है, N नवंबर को दर्शाता करता है, D दिसंबर को दर्शाता है)।

लीड
एकीकृत परिपथ और पैकेज के लीड के मध्य संबंध बनाने के लिए, तार के जोड़ का उपयोग किया जाता है, जिसमें पैकेज लीड से जुड़े सूक्ष्म तार होते हैं जो अर्धचालक डाई पर प्रवाहकीय पैड से बंधे होते हैं।

पैकेज के बाहर, वायर लीड्स को प्रिंटेड परिपथ बोर्ड में सोल्डर किया जा सकता है या उपकरण को टैग स्ट्रिप पर सुरक्षित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। आधुनिक माउंट सतह उपकरण परिपथ बोर्ड के माध्यम से अधिकांश ड्रिल किए गए छिद्रों को समाप्त कर देते हैं, और पैकेज पर छोटे धातु लीड या पैड होते हैं जिन्हें ओवन-रिफ्लो सोल्डरिंग द्वारा सुरक्षित किया जा सकता है। फ्लैटपैक (इलेक्ट्रॉनिक्स) में एयरोस्पेस उपकरण स्पॉट वैल्डिंग द्वारा परिपथ बोर्ड से सुरक्षित समतल धातु लीड का उपयोग कर सकते हैं, चूँकि इस प्रकार का निर्माण अब असामान्य है।

सॉकेट
प्रारंभिक अर्धचालक उपकरणों को अधिकांशतः वैक्यूम ट्यूबों की भांति सॉकेट्स में डाला जाता था। जैसे-जैसे उपकरणों में सुधार हुआ, अंततः सॉकेट्स विश्वसनीयता के लिए अनावश्यक सिद्ध हुए, और उपकरणों को प्रत्यक्ष मुद्रित परिपथ बोर्डों में युग्मित कर दिया गया। पैकेज को अर्धचालक डाई या उसके लीड्स पर तनाव के अतिरिक्त सोल्डरिंग के उच्च तापमान ग्रेडिएंट्स को आरक्षित करना चाहिए।

सॉकेट अभी भी प्रयोगात्मक, प्रोटोटाइप या शैक्षिक अनुप्रयोगों के लिए उच्च मूल्य वाले चिप्स जैसे माइक्रोप्रोसेसरों के लिए उपकरणों के परीक्षण के लिए उपयोग किए जाते हैं, जहां प्रतिस्थापन अभी भी उत्पाद को त्यागने की तुलना में अधिक मितव्ययी है, और उन अनुप्रयोगों के लिए जहां चिप में फर्मवेयर या अद्वितीय डेटा होता है जिसे प्रतिस्थापित किया जा सकता है या उत्पाद के जीवन के समय ताज़ा किया गया। फर्मवेयर या अद्वितीय डेटा होता है जो हो सकता है उत्पाद के जीवन के दौरान प्रतिस्थापित या ताज़ा किया जाना चाहिए। शून्य सम्मिलन बल सॉकेट में सैकड़ों लीड वाले उपकरण डाले जा सकते हैं, जिनका उपयोग परीक्षण उपकरण या उपकरण प्रोग्रामर पर भी किया जाता है।

पैकेज सामग्री
कई उपकरणों को एक epoxy प्लास्टिक से ढाला जाता है जो अर्धचालक उपकरणों की पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करता है, और पैकेज की लीड और हैंडलिंग का समर्थन करने के लिए यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है। प्लास्टिक cresol -नोवोलक्स, सिलोक्सेन पॉलीइमाइड, पॉलीज़ाइलिलीन, सिलिकोन, पॉलीपॉक्साइड्स और बिस्बेनज़ोसाइक्लो-ब्यूटेन हो सकता है। कुछ उपकरण, जो उच्च-विश्वसनीयता या एयरोस्पेस या विकिरण वातावरण के लिए अभिप्रेत हैं, सिरेमिक पैकेज का उपयोग करते हैं, धातु के ढक्कन के साथ जो असेंबली के बाद या ग्लास  मुक्त  सील पर ब्रेज़ किए जाते हैं। ऑल-मेटल पैकेज अधिकांशतः उच्च शक्ति (कई वाट या अधिक) उपकरणों के साथ उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि वे अच्छी तरह से गर्मी का संचालन करते हैं और हीट सिंक के लिए आसान असेंबली की अनुमति देते हैं। अधिकांशतः पैकेज अर्धचालक उपकरण के लिए एक संपर्क बनाता है। पैकेज सामग्री से मेल खाने के लिए विस्तार के थर्मल गुणांक के साथ लीड सामग्री का चयन किया जाना चाहिए।

बहुत कम शुरुआती अर्धचालकों को फ्लैशलाइट बल्ब की तरह लघु निर्वातित कांच के लिफाफे में पैक किया गया था; इतनी महंगी पैकेजिंग अप्रचलित हो गई थी जब सरफेस पैसिवेशन (रसायन विज्ञान) और बेहतर निर्माण तकनीक उपलब्ध थी। ग्लास पैकेज अभी भी डायोड के साथ सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं, और मेटल ट्रांजिस्टर पैकेज में ग्लास सील का उपयोग किया जाता है।

उच्च-घनत्व गतिशील मेमोरी के लिए पैकेज सामग्री को कम पृष्ठभूमि विकिरण के लिए चुना जाना चाहिए; पैकेज सामग्री द्वारा उत्सर्जित एक एकल अल्फा कण एकल घटना को परेशान और क्षणिक स्मृति त्रुटियों (सॉफ्ट त्रुटियों) का कारण बन सकता है।

स्पेसफ्लाइट और सैन्य अनुप्रयोगों में परंपरागत रूप से भली भांति बंद करके पैक किए गए माइक्रोक्रिस्केट्स (एचपीएम) का उपयोग किया जाता है। चूँकि, अधिकांश आधुनिक इंटीग्रेटेड परिपथ केवल प्लास्टिक एनकैप्सुलेटेड माइक्रोक्रिस्केट्स (PEMs) के रूप में उपलब्ध हैं। स्पेसफ्लाइट के लिए उचित योग्य पीईएम का उपयोग करके उचित निर्माण प्रथाओं का उपयोग किया जा सकता है।

हाइब्रिड इंटीग्रेटेड परिपथ
एकाधिक अर्धचालक मर जाते हैं और अलग-अलग घटकों को सिरेमिक सब्सट्रेट पर इकट्ठा किया जा सकता है और तार बंधन से जुड़ा जा सकता है। सब्सट्रेट भालू बाहरी परिपथ से कनेक्शन की ओर जाता है, और पूरे को वेल्डेड या फ्रिट कवर से ढका दिया जाता है। इस तरह के उपकरणों का उपयोग तब किया जाता है जब आवश्यकता प्रदर्शन (गर्मी अपव्यय, शोर, वोल्टेज रेटिंग, लीकेज करंट, या अन्य गुण) से अधिक होती है, जो सिंगल-डाई इंटीग्रेटेड परिपथ में उपलब्ध होती है, या एक ही पैकेज में एनालॉग और डिजिटल फ़ंक्शंस को मिलाने के लिए होती है। ऐसे पैकेज निर्माण के लिए अपेक्षाकृत महंगे होते हैं, लेकिन एकीकृत परिपथों के अधिकांश अन्य लाभ प्रदान करते हैं।

मल्टी-चिप इंटीग्रेटेड परिपथ पैकेज का एक आधुनिक उदाहरण माइक्रोप्रोसेसर के कुछ मॉडल होंगे, जिसमें एक ही पैकेज के भीतर कैश मैमोरी जैसी चीजों के लिए अलग-अलग डाइ सम्मिलित हो सकते हैं। पलटें काटना नामक एक तकनीक में, बड़े सिस्टम में असेंबली के लिए, डिजिटल इंटीग्रेटेड परिपथ डाइज़ को उलटा और एक मॉड्यूल वाहक के लिए सोल्डर किया जाता है। तकनीक आईबीएम द्वारा उनके सिस्टम/360 कंप्यूटरों में लागू की गई थी।

विशेष पैकेज
अर्धचालक पैकेज में विशेष सुविधाएँ सम्मिलित हो सकती हैं। लाइट-एमिटिंग या लाइट-सेंसिंग उपकरण के पैकेज में एक पारदर्शी विंडो होनी चाहिए; ट्रांजिस्टर जैसे अन्य उपकरण आवारा प्रकाश से परेशान हो सकते हैं और एक अपारदर्शी पैकेज की आवश्यकता होती है। एक EPROM | पराबैंगनी मिटाने योग्य प्रोग्राम करने योग्य रीड-ओनली मेमोरी उपकरण को पराबैंगनी प्रकाश को स्मृति में प्रवेश करने और मिटाने की अनुमति देने के लिए एक क्वार्ट्ज विंडो की आवश्यकता होती है। प्रेशर-सेंसिंग इंटीग्रेटेड परिपथ को पैकेज पर एक पोर्ट की आवश्यकता होती है जिसे गैस या तरल दबाव स्रोत से जोड़ा जा सकता है।

माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी उपकरणेस के पैकेजों को उनके लीड में न्यूनतम परजीवी अधिष्ठापन और समाई रखने के लिए व्यवस्थित किया जाता है। अल्ट्रालो रिसाव (इलेक्ट्रॉनिक्स)  करंट वाले बहुत उच्च-प्रतिबाधा उपकरणों के लिए पैकेज की आवश्यकता होती है जो आवारा करंट को प्रवाहित नहीं होने देते हैं, और इनपुट टर्मिनलों के चारों ओर गार्ड रिंग भी हो सकते हैं। विशेष आइसोलेशन एम्पलीफायर उपकरणों में इनपुट और आउटपुट के मध्य हाई-वोल्टेज इंसुलेटिंग बैरियर सम्मिलित हैं, जो 1 kV या अधिक पर सक्रिय परिपथ से कनेक्शन की अनुमति देता है।

बहुत पहले बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर  ने धातु कार्ट्रिज-शैली के पैकेज का उपयोग एक उद्घाटन के साथ किया था जो जर्मेनियम क्रिस्टल के साथ संपर्क बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले मूंछ के समायोजन की अनुमति देता था; इस तरह के उपकरण केवल थोड़े समय के लिए सामान्य थे क्योंकि अधिक विश्वसनीय, कम श्रम-गहन प्रकार विकसित किए गए थे।

मानक
वैक्यूम ट्यूबों की तरह, अर्धचालक पैकेज मानकों को राष्ट्रीय या अंतर्राष्ट्रीय उद्योग संघों जैसे जेईडीईसी, प्रो इलेक्ट्रॉन, या ईआईएजे द्वारा परिभाषित किया जा सकता है, या किसी एक निर्माता के स्वामित्व में हो सकता है।

यह भी देखें

 * चिप वाहक
 * सोना-एल्यूमीनियम इंटरमेटेलिक (बैंगनी प्लेग)
 * एकीकृत परिपथ पैकेजिंग
 * एकीकृत परिपथ पैकेज आयामों की सूची
 * आईबीएम सॉलिड लॉजिक टेक्नोलॉजी
 * भूतल पर्वत प्रौद्योगिकी
 * थ्रू-होल तकनीक

बाहरी संबंध

 * The Transistor Museum - pictures of historical devices
 * JEDEC Transistor Outlines Archive