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[分享] 什么是集成电路的封装?封装有哪些常见的类型?各自特点是什么?

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发表于 2019-1-2 10:59:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

一、什么是集成电路的封装?

所谓封装,是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制电路板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU和其他LSI(Large Scalc Integration)集成电路都起着重要的作用,新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从 DIP、QFP、PGA、BGA 到 CSP,再到MCM,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减轻,可靠性提高,使用更加方便等。
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二、集成电路封装有哪些常见的类型?

集成电路封装常见的有如下类型:DIP双列直插式、PQFP组件封装式、MSOP微型小外形封装、PGPGA插针网格式、CSP芯片尺寸式和MCM多芯片模块式。


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 楼主| 发表于 2019-1-2 11:02:08 | 显示全部楼层

三、什么是DIP双列直插式集成电路封装?它有何特点?

DIP(DualIn-line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片,绝大多数中、小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚,须插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然,也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心,DIP封装有如下特点。
(1)适合在PCB上穿孔焊接,操作方便。
(2)封装面积与芯片面积之间的比值较大,故体积也较大。

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 楼主| 发表于 2019-1-2 11:07:07 | 显示全部楼层

四、什么是PQFP组件式封装和PFP方式封装?它们有何特点?

PQFP(Plastic Quad Flat Package)组件式封装的芯片引脚之间距离很小,引脚很细,一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式,其引脚数一般在100个以上。用这种形式式封装的芯片必须采用SMD(表面安装设备技术)将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有设计好的相应引脚的焊点。将芯片各引脚对准相应的焊点,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。

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PFP(Plastic Flat Package)方式封装与PQFP方式基本相同。唯一的区别是PQFP一般为正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是长方形。




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PQFP方式和PFP方式封装有如下特点。

(1)适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

(2)适合高频使用。

(3)操作方便,可靠性高。

(4)芯片面积与封装面积之间的比值较小。







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 楼主| 发表于 2019-1-2 11:11:03 | 显示全部楼层

五、什么是MSOP微型小外形封装?

MSOP(Miniature Small Outline Package)微型小外形封装是一种电子元器件的封装装形式,就是两侧具有翼形或J形短引线的一种表面组装元器件的封装形式。

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MSOP微型小外形封装广泛应用于8个引脚、10个引脚、12个引脚及最多16个引脚的集成电路的封装。MSOP微型小外形封装的两个相邻引脚之间的间距仅为0.5mm,区别于SOP(Small Outline Package)小外形封装是一种很常见的元器件形式,表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L字形)。材料有塑料和陶瓷两种,始于20世纪70年代末期。

SOP封装的应用范围很广,而且以后逐渐派生出SOJ封装(J型引脚小外形封装)、TSOP封装(薄小外形封装)、VSOP封装(甚小外形封装)、SSOP封装(缩小型SOP)、TSSOP封装(薄的缩小型SOP)
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 楼主| 发表于 2019-1-2 11:14:07 | 显示全部楼层


六、什么是PGA插针网格式集成电路封装?它有何特点?


PGA(Pin Grid Array Package)芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少,可以围成2~5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸,从486芯片开始,出现一种名为ZIF的CPU插座,专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。




什么是集成电路的封装?封装有哪些常见的类型?各自特点是什么?




ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起,CPU就可很容易轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处,利用插座本身的特殊结构生成的挤压力,将CPU的引脚与插座牢牢地接触,绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只要将插座的扳手轻轻抬起,则压力解除,CPU芯片即可轻松取出。




PGA插针网格方式封装有如下特点。




(1)插拔操作更方便,可靠性高。




(2)可适应更高的频率。


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 楼主| 发表于 2019-1-2 11:17:33 | 显示全部楼层

七、什么是BGA球栅阵列式集成电路封装?它有何特点?

随着集成电路技术的发展,对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性,性,当IC的频率超过100MHz时,传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk(串扰)”现象,而且当IC的引脚数大于208Pin时,传统的封装方式有其困难度。因此,除使用QFP封装方式外,现今大多数的高引脚数芯片(如图形芯片与芯片组等)皆转而使用BGA(Ball Grid Array Package)封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。


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BGA封装技术又可详分为以下五大类。

(1)PBGA(Plastic BGA)基板:一般为2~4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中,PentiumⅡ、Ⅲ、Ⅳ处理器均采用这种封装形式。

(2)CBGA(Ceramic BGA)基板:即陶瓷基板,芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片(Flip Chip,简称FC)的安装方式。Intel系列CPU中,PentiumI、PentiumⅡ、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。

(3)FCBGA(Filp Chip BGA)基板:硬质多层基板。

(4)TBGA(Tape BGA)基板:基板为带状软质的1~2层PCB电路板。

(5)CDPBGA(Carity Down PBGA)基板:是指封装中央有方型低陷的芯片区(又称空腔区)。
BGA(Ball Grid Array Package)封装具有如下特点。
(1)I/O引脚数虽然增多,但引脚之间的距离远大于QFP封装方式,提高了成品率。

(2)虽然BBGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善电热性能。

(3)信号传输延迟小,适应频率大大提高。

(4)组装可用共面焊接,可靠性大大提高。





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 楼主| 发表于 2019-1-2 11:20:36 | 显示全部楼层

八、什么是CSP芯片尺寸式集成电路封装?它有何特点?

随着全球电子产品个性化、轻巧化蔚然成风,封装技术已进步到CSP(Chip Size Package)。它减小了芯片封装外形的尺寸,做到了裸芯片尺寸有多大,封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍,IC面积只比晶粒(Die)大不超过1.4倍。

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CSP封装又可分为以下四类。
(1)Lead Frame Type(传统导线架形式):代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达(Goldstar)等公司。

(2)Rigid Interposer Type(硬质内插板型):代表厂商有摩托罗拉拉、索尼、东芝、松下等公司。

(3)Flexible Interposer Type(软质内插板型):最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS公司的sim-BGA也采用相同的原理,其他代表厂商包括通用电气(GE)和NEC公司。

(4)Wafer Level Package(晶圆尺寸封装):有别于传统的单一芯片封装方式,WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片,它号称是封装技术的未来主流,已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等公司。


CSP封装的特点如下。
(1)可满足芯片I/O引脚不断增加的需要。

(2)芯片面积与封装面积之间的比值很小。

(3)极大地缩短延短延迟时间。

CSP封装适用于引脚数少的IC,如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电(IA)、数字电视(DTV)、电子书(E-Book)、无线网络WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手机芯片、蓝牙(Bluetooth)等新兴产品中。





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九、什么是MCM多芯片模块式集成电路封装?它有何特点?

为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题,把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片,在高密度多层互连基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统,从而出现MCM(Multi Chip Module)多芯片模块系统。

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MCM多芯片模块式集成电路封装的特点如下:
1、封装延迟时间缩短,易于实现模块高速化。

2、缩小整机/模块的封装尺寸和重量。

3、系统可靠性大大提高。





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