封裝技術(shù)簡介及分類

所謂“封裝技術(shù)”是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。以CPU為例，實(shí)際看到的體積和外觀并不是真正的CPU內(nèi)核的大小和面貌，而是CPU內(nèi)核等元件經(jīng)過封裝后的產(chǎn)品。封裝技術(shù)對于芯片來說是必須的，也是至關(guān)重要的。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。

封裝也可以說是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一環(huán)。采用的CPU封裝多是用絕緣的塑料或陶瓷材料包裝起來，能起著密封和提高芯片電熱性能的作用。由于現(xiàn)在處理器芯片的內(nèi)頻越來越高，功能越來越強(qiáng)，引腳數(shù)越來越多，封裝的外形也不斷在改變。

封裝技術(shù)

DIP技術(shù)

DIP封裝(Dual In-line Package)，也叫雙列直插式封裝技術(shù)，指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100。DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞管腳。DIP封裝結(jié)構(gòu)形式有：多層陶瓷雙列直插式DIP，單層陶瓷雙列直插式DIP，引線框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封結(jié)構(gòu)式，陶瓷低熔玻璃封裝式)等。DIP封裝具有以下特點(diǎn)：1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。QFP/PFP技術(shù)QFP技術(shù)的中文含義叫方型扁 [1] 平式封裝技術(shù)(Plastic Quad Flat Package)，QFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大型集成電路都采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般在100個(gè)以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD(表面安裝設(shè)備技術(shù))將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)。將芯片各腳對準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。PFP技術(shù)的英文全稱為Plastic Flat Package，中文含義為塑料扁平組件式封裝。用這種技術(shù)封裝的芯片同樣也必須采用SMD技術(shù)將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)管腳的焊盤。將芯片各腳對準(zhǔn)相應(yīng)的焊盤，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。該技術(shù)與上面的QFP技術(shù)基本相似，只是外觀的封裝形狀不同而已。QFP/PFP封裝具有以下特點(diǎn)：1. 適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線。2.封裝外形尺寸較小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應(yīng)用。3.操作方便，可靠性高。4.芯片面積與封裝面積之間的比值較小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用這種封裝形式。 [1] PGA技術(shù)該技術(shù)也叫插針網(wǎng)格陣列封裝技術(shù)(Ceramic Pin Grid Array Package)，由這種技術(shù)封裝的芯片內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列，根據(jù)管腳數(shù)目的多少，可以圍成2～5圈。安裝時(shí)，將芯片插入專門的PGA插座。為了使得CPU能夠更方便的安裝和拆卸，從486芯片開始，出現(xiàn)了一種ZIF CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術(shù)一般用于插拔操作比較頻繁的場合之下。PGA封裝具有以下特點(diǎn)：1.插拔操作更方便，可靠性高;2.可適應(yīng)更高的頻率;3.如采用導(dǎo)熱性良好的陶瓷基板，還可適應(yīng)高速度、大功率器件要求;4.由于此封裝具有向外伸出的引腳，一般采用插入式安裝而不宜采用表面安裝;5.如用陶瓷基板，價(jià)格又相對較高，因此多用于較為特殊的用途。它又分為陳列引腳型和表面貼裝型兩種。BGA技術(shù)BGA技術(shù)(Ball Grid Array Package)即球柵陣列封裝技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)便成為CPU、主板南、北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝占用基板的面積比較大。雖然該技術(shù)的I/O引腳數(shù)增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP，從而提高了組裝成品率。而且該技術(shù)采用了可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能。另外該技術(shù)的組裝可用共面焊接，從而能大大提高封裝的可靠性;并且由該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的封裝CPU信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率可以提高很大。BGA封裝具有以下特點(diǎn)：1.I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式，提高了成品率2.雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能3.信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高4.組裝可用共面焊接，可靠性大大提高BGA封裝的不足之處：BGA封裝仍與QFP、PGA一樣，占用基板面積過大;塑料BGA封裝的翹曲問題是其主要缺陷，即錫球的共面性問題。共面性的標(biāo)準(zhǔn)是為了減小翹曲，提高BGA封裝的特性，應(yīng)研究塑料、粘片膠和基板材料，并使這些材料最佳化。同時(shí)由于基板的成本高，而使其價(jià)格很高。SFF技術(shù)SFF是Small Form Factor的簡稱，英特爾將其稱為小封裝技術(shù)。小封裝技術(shù)是英特爾在封裝移動(dòng)處理器過程中采用的一種特殊技術(shù)，可以在不影響處理器性能的前提下，將封裝尺寸縮小為普通尺寸的40%左右，從而帶動(dòng)移動(dòng)產(chǎn)品內(nèi)其他組件尺寸一起縮小，最終讓終端產(chǎn)品更加輕薄、小巧、時(shí)尚，并且支持更豐富的外觀和材質(zhì)的設(shè)計(jì)。