一、DIP雙列直插式封裝
DIP(DualIn-line Package)是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(IC)均采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般不超過(guò)100個(gè)。采用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,以免損壞引腳。
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。
Intel系列CPU中8088就采用這種封裝形式,緩存(Cache)和早期的內(nèi)存芯片也是這種封裝形式。
二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝
QFP(Plastic Quad Flat Package)封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細(xì),一般大規(guī)?;虺笮图呻娐范疾捎眠@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(lái)。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(duì)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(zhuān)用工具是很難拆卸下來(lái)的。
PFP(Plastic Flat Package)方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是長(zhǎng)方形。
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.適合高頻使用。
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。
三、PGA插針網(wǎng)格陣列封裝
PGA(Pin Grid Array Package)芯片封裝形式在芯片的內(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)引腳數(shù)目的多少,可以圍成2-5圈。安裝時(shí),將芯片插入專(zhuān)門(mén)的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486芯片開(kāi)始,出現(xiàn)一種名為ZIF的CPU插座,專(zhuān)門(mén)用來(lái)滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起,CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然后將扳手壓回原處,利用插座本身的特殊結(jié)構(gòu)生成的擠壓力,將CPU的引腳與插座牢牢地接觸,絕對(duì)不存在接觸不良的問(wèn)題。而拆卸CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起,則壓力解除,CPU芯片即可輕松取出。
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。
Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro均采用這種封裝形式。
四、BGA球柵陣列封裝
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,對(duì)集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因?yàn)榉庋b技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性,當(dāng)IC的頻率超過(guò)100MHz時(shí),傳統(tǒng)封裝方式可能會(huì)產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象,而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208 Pin時(shí),傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片(如圖形芯片與芯片組等)皆轉(zhuǎn)而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術(shù)。BGA一出現(xiàn)便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA封裝技術(shù)又可詳分為五大類(lèi):
1.PBGA(Plasric BGA)基板:一般為2-4層有機(jī)材料構(gòu)成的多層板。Intel系列CPU中,Pentium II、III、IV處理器均采用這種封裝形式。
2.CBGA(CeramicBGA)基板:即陶瓷基板,芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片(FlipChip,簡(jiǎn)稱(chēng)FC)的安裝方式。Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過(guò)這種封裝形式。
3.FCBGA(FilpChipBGA)基板:硬質(zhì)多層基板。
4.TBGA(TapeBGA)基板:基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。
5.CDPBGA(Carity Down PBGA)基板:指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)(又稱(chēng)空腔區(qū))。
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封裝方式經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。1987年,日本西鐵城(Citizen)公司開(kāi)始著手研制塑封球柵面陣列封裝的芯片(即BGA)。而后,摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開(kāi)發(fā)BGA的行列。1993年,摩托羅拉率先將BGA應(yīng)用于移動(dòng)電話。同年,康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應(yīng)用。直到五六年前,Intel公司在電腦CPU中(即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等),以及芯片組(如i850)中開(kāi)始使用BGA,這對(duì)BGA應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展發(fā)揮了推波助瀾的作用。目前,BGA已成為極其熱門(mén)的IC封裝技術(shù),其全球市場(chǎng)規(guī)模在2000年為12億塊,預(yù)計(jì)2005年市場(chǎng)需求將比2000年有70%以上幅度的增長(zhǎng)。
五、CSP芯片尺寸封裝
隨著全球電子產(chǎn)品個(gè)性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)潮,封裝技術(shù)已進(jìn)步到CSP(Chip Size Package)。它減小了芯片封裝外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長(zhǎng)不大于芯片的1.2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過(guò)1.4倍。
CSP封裝又可分為四類(lèi):
1.Lead Frame Type(傳統(tǒng)導(dǎo)線架形式),代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達(dá)(Goldstar)等等。
2.Rigid Interposer Type(硬質(zhì)內(nèi)插板型),代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。
3.Flexible Interposer Type(軟質(zhì)內(nèi)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。其他代表廠商包括通用電氣(GE)和NEC。
4.Wafer Level Package(晶圓尺寸封裝):有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式,WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片,它號(hào)稱(chēng)是封裝技術(shù)的未來(lái)主流,已投入研發(fā)的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。
CSP封裝具有以下特點(diǎn):
1.滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。
2.芯片面積與封裝面積之間的比值很小。
3.極大地縮短延遲時(shí)間。
CSP封裝適用于腳數(shù)少的IC,如內(nèi)存條和便攜電子產(chǎn)品。未來(lái)則將大量應(yīng)用在信息家電(IA)、數(shù)字電視(DTV)、電子書(shū)(E-Book)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機(jī)芯片、藍(lán)芽(Bluetooth)等新興產(chǎn)品中。
六、MCM多芯片模塊
為解決單一芯片集成度低和功能不夠完善的問(wèn)題,把多個(gè)高集成度、高性能、高可靠性的芯片,在高密度多層互聯(lián)基板上用SMD技術(shù)組成多種多樣的電子模塊系統(tǒng),從而出現(xiàn)MCM(Multi Chip Model)多芯片模塊系統(tǒng)。
MCM具有以下特點(diǎn):
1.封裝延遲時(shí)間縮小,易于實(shí)現(xiàn)模塊高速化。
2.縮小整機(jī)/模塊的封裝尺寸和重量。
3.系統(tǒng)可靠性大大提高。
芯片封裝分類(lèi)
1,按芯片的裝載方式;
裸芯片在裝載時(shí),它的有電極的一面可以朝上也可以朝下,因此,芯片就有正裝片和倒裝片之分,布線面朝上為正裝片,反之為倒裝片.
另外,裸芯片在裝載時(shí),它們的電氣連接方式亦有所不同,有的采用有引線鍵合方式,有的則采用無(wú)引線鍵合方式
2,按芯片的基板類(lèi)型;
基板的作用是搭載和固定裸芯片,同時(shí)兼有絕緣,導(dǎo)熱,隔離及保護(hù)作用.它是芯片內(nèi)外電路連接的橋梁.從材料上看,基板有有機(jī)和無(wú)機(jī)之分,從結(jié)構(gòu)上看,基板有單層的,雙層的,多層的和復(fù)合的.
3,按芯片的封接或封裝方式;
裸芯片裸芯片及其電極和引線的封裝或封接方式可以分為兩類(lèi),即氣密性封裝和樹(shù)脂封裝,而氣密性封裝中,根據(jù)封裝材料的不同又可分為:金屬封裝,陶瓷封裝和玻璃封裝三種類(lèi)型.
前三類(lèi)屬一級(jí)封裝的范疇,涉及裸芯片及其電極和引線的封裝或封接,
4,按芯片的外型結(jié)構(gòu);
按芯片的外型,結(jié)構(gòu)分大致有DIP,SIP,ZIP,S-DIP,SK-DIP,PGA, 其中前6種屬引腳插入型
SOP,MSP,QFP,SVP,LCCC,PLCC,SOJ,BGA,CSP, , ,隨后的9種為表面貼裝型:
DIP:雙列直插式封裝.顧名思義,該類(lèi)型的引腳在芯片兩側(cè)排列,是插入式封裝中最常見(jiàn)的一種,引腳節(jié)距為2.54 mm,電氣性能優(yōu)良,又有利于散熱,可制成大功率器件.
SIP:單列直插式封裝.該類(lèi)型的引腳在芯片單側(cè)排列,引腳節(jié)距等特征與DIP基本相同.ZIP:Z型引腳直插式封裝.該類(lèi)型的引腳也在芯片單側(cè)排列,只是引腳比SIP粗短些,節(jié)距等特征也與DIP基本相同.
S-DIP:收縮雙列直插式封裝.該類(lèi)型的引腳在芯片兩側(cè)排列,引腳節(jié)距為1.778 mm,芯片集成度高于DIP.
SK-DIP:窄型雙列直插式封裝.除了芯片的寬度是DIP的1/2以外,其它特征與DIP相同.PGA:針柵陣列插入式封裝.封裝底面垂直陣列布置引腳插腳,如同針柵.插腳節(jié)距為2.54 mm或1.27mm,插腳數(shù)可多達(dá)數(shù)百腳.用于高速的且大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路.
SOP:小外型封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的兩個(gè)側(cè)面引出,字母L狀.引腳節(jié)距為1.27mm.
MSP:微方型封裝.表面貼裝型封裝的一種,又叫QFI等,引腳端子從封裝的四個(gè)側(cè)面引出,呈I字形向下方延伸,沒(méi)有向外突出的部分,實(shí)裝占用面積小,引腳節(jié)距為1.27mm.
QFP:四方扁平封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的兩個(gè)側(cè)面引出,呈L字形,引腳節(jié)距為1.0mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm,0.4mm,0.3mm,引腳可達(dá)300腳以上.
SVP:表面安裝型垂直封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的一個(gè)側(cè)面引出,引腳在中間部位彎成直角,彎曲引腳的端部與PCB鍵合,為垂直安裝的封裝.實(shí)裝占有面積很小.引腳節(jié)距為0.65mm,0.5mm .
LCCC:無(wú)引線陶瓷封裝載體.在陶瓷基板的四個(gè)側(cè)面都設(shè)有電極焊盤(pán)而無(wú)引腳的表面貼裝型封裝.用于高速,高頻集成電路封裝.
PLCC:無(wú)引線塑料封裝載體.一種塑料封裝的LCC.也用于高速,高頻集成電路封裝.
SOJ:小外形J引腳封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的兩個(gè)側(cè)面引出,呈J字形,引腳節(jié)距為1.27mm.
BGA:球柵陣列封裝.表面貼裝型封裝的一種,在PCB的背面布置二維陣列的球形端子,而不采用針腳引腳.焊球的節(jié)距通常為1.5mm,1.0mm,0.8mm,與PGA相比,不會(huì)出現(xiàn)針腳變形問(wèn)題.
CSP:芯片級(jí)封裝.一種超小型表面貼裝型封裝,其引腳也是球形端子,節(jié)距為0.8mm,0.65mm,0.5mm等.
TCP等,最后一種是TAB型
TCP:帶載封裝.在形成布線的絕緣帶上搭載裸芯片,并與布線相連接的封裝.與其他表面貼裝型封裝相比,芯片更薄,引腳節(jié)距更小,達(dá)0.25mm,而引腳數(shù)可達(dá)500針以上.
5,按芯片的封裝材料
按芯片的封裝材料分有金屬封裝,陶瓷封裝,金屬-陶瓷封裝,塑料封裝.
金屬封裝:金屬材料可以沖,壓,因此有封裝精度高,尺寸嚴(yán)格,便于大量生產(chǎn),價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn).
陶瓷封裝:陶瓷材料的電氣性能優(yōu)良,適用于高密度封裝.
金屬-陶瓷封裝:兼有金屬封裝和陶瓷封裝的優(yōu)點(diǎn).
塑料封裝:塑料的可塑性強(qiáng),成本低廉,工藝簡(jiǎn)單,適合大批量生產(chǎn).
后二類(lèi)屬二級(jí)封裝的范疇,對(duì)PCB設(shè)計(jì)大有用處,