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常见芯片封装技术
时间:2018-03-05作者:华清远见

封装,Package,是把集成电路装配为芯片终产品的过程,简单地说,就是把Foundry生产出来的集成电路裸片(Die)放在一块起到承载作用的基板上,把管脚引出来,然后固定包装成为一个整体。

1、 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近1:1;

2、 引脚要尽量短以减少延迟,引脚间的距离尽量远,以保证互不干扰,提高性能;

3、 基于散热的要求,封装越薄越好。

封装主要分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种。从结构方面,封装经历了早期的晶体管TO(如TO-89、TO92)封装发展到了双列直插封装,随后由PHILIP公司开发出了SOP小外型封装,以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。从材料介质方面,包括金属、陶瓷、塑料,很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。

1、BGA 封装 (ball grid array)

球形触点陈列,表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以 代替引脚,在印 刷基板的正面装配 LSI 芯片,然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也 称为凸 点陈列载体(PAC)。引脚可超过200,是多引脚LSI 用的一种封装。 封装本体也可做得比 QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如,引脚中心距为1.5mm 的360引脚 BGA 仅为31mm 见方;而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚 QFP 为40mm 见方。而且 BGA不 用担 心 QFP 那样的引脚变形问题。 该封装是美国Motorola 公司开发的,首先在便携式电话等设备中被采用,今后在 美国有 可 能在个人计算机中普及。初,BGA的引脚(凸点)中心距为 1.5mm,引脚数为225。现在 也有 一些 LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。 BGA 的问题是回流焊后的外观检查。现在尚不清楚是否有效的外观检查方 法。有的认为 ,由于焊接的中心距较大,连接可以看作是稳定的,只能通过功能检查来处理。 美国 Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为 OMPAC,而把灌封方法密封的封装称为 GPAC(见 OMPAC 和 GPAC)。

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2、BQFP 封装 (quad flat packagewith bumper)

带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。QFP 封装之一,在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫) 以 防止在运送过程 中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和 ASIC 等电路中采用 此封装。引脚中心距0.635mm, 引脚数从84 到196 左右(见 QFP)。

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3、碰焊 PGA 封装 (butt joint pin grid array)

表面贴装型 PGA 的别称(见表面贴装型 PGA)。

4、C-(ceramic)封装

表示陶瓷封装的记号。例如,CDIP 表示的是陶瓷 DIP。是在实际中经常使用的记号。

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5、Cerdip 封装

用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装,用于 ECL RAM,DSP(数字信号处理器)等电路。带有玻璃窗口的Cerdip

用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带有 EPROM 的微机电路等。引脚中心 距2.54mm,引脚数从8 到42。在日本,此封装表示为 DIP-G(G 即玻璃密封的意思)。

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6、Cerquad 封装

表面贴装型封装之一,即用下密封的陶瓷 QFP,用于封装 DSP 等的逻辑LSI 电路。带有窗 口的 Cerquad用于封装EPROM 电路。散热性比塑料 QFP 好,在自然空冷条件下可容许1. 5~ 2W 的功率。但封装成本比塑料

QFP 高3~5 倍。引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、 0.5mm、 0.4mm等多种规格。引脚数从32 到368。

带引脚的陶瓷芯片载体,表面贴装型封装之一,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形。 带有窗口的用于 封装紫外线擦除型 EPROM 以及带有 EPROM 的微机电路等。此封装也称为 QFJ、QFJ-G(见 QFJ)。

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7、CLCC 封装 (ceramic leadedchip carrier)

带引脚的陶瓷芯片载体,表面贴装型封装之一,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形。带有窗口的用于封装紫外线擦除型 EPROM 以及带有 EPROM 的微机电路等。此封装也称为 QFJ、QFJ-G(见 QFJ)。

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8、COB 封装 (chip on board)

板上芯片封装,是裸芯片贴装技术之一,半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,并用树脂覆 盖以确保可*性。虽然 COB 是简单的裸芯片贴装技术,但它的封装密度远不如 TAB 和倒片 焊技术。

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9、DFP(dual flat package)

双侧引脚扁平封装。是SOP 的别称(见 SOP)。以前曾有此称法,现在已基本上不用。

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10、DIC(dual in-line ceramic package)

陶瓷 DIP(含玻璃密封)的别称(见 DIP).

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11、DIL(dual in-line)

DIP 的别称(见 DIP)。欧洲半导体厂家多用此名称。

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12、DIP(dual in-line package) 双列直插式封装。

插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。 DIP 是普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑 IC,存贮器 LSI,微机电路等。

引脚中心距2.54mm,引脚数从6 到64。封装宽度通常为15.2mm。有的把宽度为7.52mm 和10.16mm 的封 装分别称为 skinny DIP 和 slim DIP(窄体型 DIP)。但多数情况下并不加区分,只简单地统称为 DIP。另外,用低熔点玻璃密封的陶瓷 DIP 也称为 cerdip(见cerdip)。

13、Flip-chip

倒焊芯片。裸芯片封装技术之一,在 LSI 芯片的电极区制作好金属凸点,然后把金属凸点与印刷基板上的电极区进行压焊连接。封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。是所有封装技术中体积小、薄的一种。

但如果基板的热膨胀系数与LSI 芯片不同,就会在接合处产生反应,从而影响连接的可靠性。因此必须用树脂来加固 LSI 芯片,并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。其中SiS 756北桥芯片采用新的Flip-chip封装,全面支持AMD Athlon 64/FX中央处理器。支持PCI Express X16接口,提供显卡高8GB/s双向传输带宽。支持高HyperTransport Technology,高2000MT/s MHz的传输带 宽。内建矽统科技独家AdvancedHyperStreaming Technology,MuTIOL 1G Technology。

14、FQFP(fine pitch quad flat package)

小引脚中心距 QFP。通常指引脚中心距小于0.65mm 的 QFP(见 QFP)。部分导导体厂家采用此名称。塑料四边引出扁平封装 PQFP(Plastic Quad Flat Package)PQFP 的封装形式为普遍。其芯片引脚之间距离很小,引脚很细,很多大规模或超大集成电路都采用这种封装形式,引脚数量一般都在100个以上。Intel 系列 CPU 中80286、80386和某些486主板芯片采用这种封装形式。 此种封装形式的芯片必须采用 SMT 技术(表面安装设备)将芯片与电路板焊接起来。采用 SMT 技术安装的芯片 不必在电路板上打孔,一般在电路板表面上有设计好的相应引脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点,即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片,如果不用专用工具是很难拆卸下来的。SMT 技术也被广泛的使用在芯 片焊接领域,此后很多高级的封装技术都需要使用 SMT 焊接。

以下是一颗 AMD 的 QFP 封装的286处理器芯片。0.5mm焊区中心距,208根 I/O 引脚,外形尺寸28×28mm, 芯片尺寸10×10mm,则芯片面积/封装面积=10×10/28×28=1:7.8,由此可见 QFP 比 DIP 的封装尺寸大大减小了。


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