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芯片封装
DIP双列直插式封装
DIP(DualIn-linePackage)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,需要插入到具有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,以免损坏引脚。
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DIP封装具有以下特点
1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便。
2.芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大。
Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式,缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。
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PQFP和PFP塑料扁平组件式封装
PQFP(PlasticQuadFlatPackage)封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,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管脚的焊点。
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。
PFP(PlasticFlatPackage)方式封装的芯片与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/PFP封装具有以下特点
:
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。
Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。
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PGA插针网格阵列封装
PGA(PinGridArrayPackage)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。
ZIF(ZeroInsertionForceSocket)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芯片只需将插座的扳手轻轻抬起,则压力解除,CPU芯片即可轻松取出。
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PGA封装具有以下特点
1.插拔操作更方便,可靠性高。
2.可适应更高的频率。
Intel系列CPU中,80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式。
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BGA球栅阵列封装
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,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的管脚数大于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,现今大多数的高脚数芯片(如图形芯片与芯片组等)皆转而使用BGA(BallGridArrayPackage)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五大类
1.PBGA(PlasricBGA)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(CeramicBGA)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(FlipChip,简称FC)的安装方式。
Intel系列CPU中,PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。
3.FCBGA(FilpChipBGA)基板:
硬质多层基板。
4.TBGA(TapeBGA)基板:
基板为带状软质的1-2层PCB电路板。
5.CDPBGA(CarityDownPBGA)基板:
指封装中央有方型低陷的芯片区(又称空腔区)。
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BGA封装具有以下特点
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BGA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。
BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。
1987年,***西铁城(Citizen)公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片(即BGA)。
而后,摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。
1993年,摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。
同年,康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。
直到五六年前,Intel公司在电脑CPU中(即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等),以及芯片组(如i850)中开始使用BGA,这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。
目前,BGA已成为极其热门的IC封装技术,其全球市场规模在2000年为12亿块,预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。
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CSP芯片尺寸封装
随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮,封装技术已进步到CSP(ChipSizePackage)。
它减小了芯片封装外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,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封装又可分为四类
1.LeadFrameType(传统导线架形式),代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达(Goldstar)等等。
2.RigidInterposerType(硬质内插板型),代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。
3.FlexibleInterposerType(软质内插板型),其中最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS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。
4.WaferLevelPackage(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。
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CSP封装具有以下特点
1.满足了芯片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.极大地缩短延迟时间。
CSP封装适用于脚数少的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、蓝芽(Bluetooth)等新兴产品中。
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MCM多芯片模块
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,在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统,从而出现MCM(MultiChipModel)多芯片模块系统。
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MCM具有以下特点
:
1.封装延迟时间缩小,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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芯片封装方式一览:
1、BGA(ballgridarray)
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。
最初,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)。
2、BQFP(quadflatpackagewithbumper)
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)。
3、碰焊PGA(buttjointpingridarray)
表面贴装型PGA的别称(见表面贴装型PGA)。
4、C-(ceramic)
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。
5、Cerdip
用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装,用于ECLRAM,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)。
6、Cerquad
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。
7、CLCC(ceramicleadedchipcarrier)
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)。
8、COB(chiponboard)
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,并用树脂覆盖以确保可靠性。
虽然COB是最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。
9、DFP(dualflatpackage)
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。
10、DIC(dualin-lineceramicpackage)
陶瓷DIP(含玻璃密封)的别称(见DIP).
11、DIL(dualin-line)
DIP的别称(见DIP)。
欧洲半导体厂家多用此名称。
12、DIP(dualin-linepackage)
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是最普及的插装型封装,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skinnyDIP和slimDIP(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、DSO(dualsmallout-lint)
双侧引脚小外形封装。
SOP的别称(见SOP)。
部分半导体厂家采用此名称。
14、DICP(dualtapecarrierpackage)
双侧引脚带载封装。
TCP(带载封装)之一。
引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。
由于利用的是TAB(自动带载焊接)技术,封装外形非常薄。
常用于液晶显示驱动LSI,但多数为定制品。
另外,0.5mm厚的存储器LSI簿形封装正处于开发阶段。
在日本,按照EIAJ(日本电子机械工业)会标准规定,将DICP命名为DTP。
15、DIP(dualtapecarrierpackage)
同上。
日本电子机械工业会标准对DTCP的命名(见DTCP)。
16、FP(flatpackage)
扁平封装。
表面贴装型封装之一。
QFP或SOP(见QFP和SOP)的别称。
部分半导体厂家采用此名称。
17、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最小、最薄的一种。
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。
18、FQFP(finepitchquadflatpackage)
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。
19、CPAC(globetoppadarraycarrier)
美国Motorola公司对BGA的别称(见BGA)。
20、CQFP(quadfiatpackagewithguardring)
带保护环的四侧引脚扁平封装。
塑料QFP之一,引脚用树脂保护环掩蔽,以防止弯曲变形。
在把LSI组装在印刷基板上之前,从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状(L形状)。
这种封装在美国Motorola公司已批量生产。
引脚中心距0.5mm,引脚数最多为208左右。
21、H-(withheatsink)
表示带散热器的标记。
例如,HSOP表示带散热器的SOP。
22、pingridarray(surfacemounttype)
表面贴装型PGA。
通常PGA为插装型封装,引脚长约3.4mm。
表面贴装型PGA在封装的底面有陈列状的引脚,其长度从1.5mm到2.0mm。
贴装采用与印刷基板碰焊的方法,因而也称为碰焊PGA。
因为引脚中心距只有1.27mm,比插装型PGA小一半,所以封装本体可制作得不怎么大,而引脚数比插装型多(250~528),是大规模逻辑LSI用的封装。
封装的基材有多层陶瓷基板和玻璃环氧树脂印刷基数。
以多层陶瓷基材制作封装已经实用化。
23、JLCC(J-leadedchipcarrier)
J形引脚芯片载体。
指带窗口CLCC和带窗口的陶瓷QFJ的别称(见CLCC和QFJ)。
部分半导体厂家采用的名称。
24、LCC(Leadlesschipcarrier)
无引脚芯片载体。
指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。
是高速和高频IC用封装,也称为陶瓷QFN或QFN-C(见QFN)。
25、LGA(landgridarray)
触点陈列封装。
即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。
装配时插入插座即可。
现已实用的有227触点(1.27mm中心距)和447触点(2.54mm中心距)的陶瓷LGA,应用于高速逻辑LSI电路。
LGA与QFP相比,能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。
另外,由于引线的阻抗小,对于高速LSI是很适用的。
但由于插座制作复杂,成本高,现在基本上不怎么使用。
预计今后对其需求会有所增加。
26、LOC(leadonchip)
芯片上引线封装。
LSI封装技术之一,引线框架的前端处于芯片上方的一种结构,芯片的中心附近制作有凸焊点,用引线缝合进行电气连接。
与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的结构相比,在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm左右宽度。
27、LQFP(lowprofilequadflatpackage)
薄型QFP。
指封装本体厚度为1.4mm的QFP,是日本电子机械工业会根据制定的新QFP外形规格所用的名称。
28、L-QUAD
陶瓷QFP之一。
封装基板用氮化铝,基导热率比氧化铝高7~8倍,具有较好的散热性。
封装的框架用氧化铝,芯片用灌封法密封,从而抑制了成本。
是为逻辑LSI开发的一种封装,在自然空冷条件下可容许W3的功率。
现已开发出了208引脚(0.5mm中心距)和160引脚(0.65mm中心距)的LSI逻辑用封装,并于1993年10月开始投入批量生产。
29、MCM(multi-chipmodule)
多芯片组件。
将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。
根据基板材料可分为MCM-L,MCM-C和MCM-D三大类。
MCM-L是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。
布线密度不怎么高,成本较低。
MCM-C是用厚膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件,与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC类似。
两者无明显差别。
布线密度高于MCM-L。
MCM-D是用薄膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al作为基板的组件。
布线密谋在三种组件中是最高的,但成本也高。
30、MFP(miniflatpackage)
小形扁平封装。
塑料SOP或SSOP的别称(见SOP和SSOP)。
部分半导体厂家采用的名称。
31、MQFP(metricquadflatpackage)
按照JEDEC(美国联合电子设备委员会)标准对QFP进行的一种分类。
指引脚中心距为
0.65mm、本体厚度为3.8mm~2.0mm的标准QFP(见QFP)。
32、MQUAD(metalquad)
美国Olin公司开发的一种QFP封装。
基板与封盖均采用铝材,用粘合剂密封。
在自然空冷条件下可容许2.5W~2.8W的功率。
日本新光电气工业公司于1993年获得特许开始生产。
33、MSP(minisquarepackage)
QFI的别称(见QFI),在开发初期多称为MSP。
QFI是日本电子机械工业会规定的名称。
34、OPMAC(overmoldedpadarraycarrier)
模压树脂密封凸点陈列载体。
美国Motorola公司对模压树脂密封BGA采用的名称(见
BGA)。
35、P-(plastic)
表示塑料封装的记号。
如PDIP表示塑料DIP。
36、PAC(padarraycarrier)
凸点陈列载体,BGA的别称(见BGA)。
37、PCLP(printedcircuitboardleadlesspackage)
印刷电路板无引线封装。
日本富士通公司对塑料QFN(塑料LCC)采用的名称(见QFN)。
引脚中心距有0.55mm和0.4mm两种规格。
目前正处于开发阶段。
38、PFPF(plasticflatpackage)
塑料扁平封装。
塑料QFP的别称(见QFP)。
部分LSI厂家采用的名称。
39、PGA(pingridarray)
陈列引脚封装。
插装型封装之一,其底面的垂直引脚呈陈列状排列。
封装基材基本上都采用多层陶瓷基板。
在未专门表示出材料名称的情况下,多数为陶瓷PGA,用于高速大规模逻辑LSI电路。
成本较高。
引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从64到447左右。
了为降低成本,封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。
也有64~256引脚的塑料PGA。
另外,还有一种引脚中心距为1.27mm的短引脚表面贴装型PGA(碰焊PGA)。
(见表面贴装
型PGA)。
40、piggyback
驮载封装。
指配有插座的陶瓷封装,形关与DIP、QFP、QFN相似。
在开发带有微机的设备时用于评价程序确认操作。
例如,将EPROM插入插座进行调试。
这种封装基本上都是定制品,市场上不怎么流通。
41、PLCC(plasticleadedchipcarrier)
带引线的塑料芯片载体。
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,
是塑料制品。
美国德克萨斯仪器公司首先在64k位DRAM和256kDRAM中采用,现在已经普及用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路。
引脚中心距1.27mm,引脚数从18到84。
J形引脚不易变形,比QFP容易操作,但焊接后的外观检查较为困难。
PLCC与LCC(也称QFN)相似。
以前,两者的区别仅在于前者用塑料,后者用陶瓷。
但现在已经出现用陶瓷制作的J形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装(标记为塑料LCC、PCLP、P-LCC等),已经无法分辨。
为此,日本电子机械工业会于1988年决定,把从四侧引出J形引脚的封装称为QFJ,把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN(见QFJ和QFN)。
42、P-LCC(plasticteadlesschipcarrier)(plasticleadedchipcurrier)
有时候是塑料QFJ的别称,有时候是QFN(塑料LCC)的别称(见QFJ和QFN)。
部分LSI厂家用PLCC表示带引线封装,用P-LCC表示无引线封装,以示区别。
43、QFH(quadflathighpackage)
四侧引脚厚体扁平封装。
塑料QFP的一种,为了防止封装本体断裂,QFP本体制作得较厚(见QFP)。
部分半导体厂家采用的名称。
44、QFI(quadflatI-leadedpackgac)
四侧I形引脚扁平封装。
表面贴装型封装之一。
引脚从封装四个侧面引出,向下呈I字。
也称为MSP(见MSP)。
贴装与印刷基板进行碰焊连接。
由于引脚无突出部分,贴装占有面积小于QFP。
日立制作所为视频模拟IC开发并使用了这种封装。
此外,日本的Motorola公司的PLLIC也采用了此种封装。
引脚中心距1.27mm,引脚数从18于68。
45、QFJ(quadflatJ-leadedpackage)
四侧J形引脚扁平封装。
表面贴装封装之一。
引脚从封装四个侧面引出,向下呈J字形
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