芯片封裝類型與圖鑒

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一TO 晶體管外形封裝二 DIP 雙列直插式封裝DIP(DualInline 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100個。封裝材料有塑料和陶瓷兩種。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，使用時，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PC

2、B (印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。2.比TO型封裝易于對PCB布線。3.芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。以采用40根I/O引腳塑料雙列直插式封裝(PDIP)的CPU為例，其芯片面積/封裝面積=(3×3)/(15.24×50)=1:86，離1相差很遠(yuǎn)。（PS:衡量一個芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。如果封裝尺寸遠(yuǎn)比芯片大，說明封裝效率很低，占去了很多有效安裝面積。）用途：DIP是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC，存貯器LSI，微機(jī)電路等。Intel公司早期CPU，如8086、80286就采用這種封

3、裝形式，緩存(Cache )和早期的內(nèi)存芯片也是這種封裝形式。PS.以下三六使用的是SMT封裝工藝（表面組裝技術(shù)），。三QFP 方型扁平式封裝QFP(Plastic Quad Flat Pockage)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。基材有陶瓷、金屬和塑料三種。引腳中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多種規(guī)格。LQFP也就是薄型QFP（Low-profile Quad Flat Package）指封裝本體厚度為1.4mm的QFP，是日本電子機(jī)械工業(yè)會根據(jù)制定的

4、新QFP外形規(guī)格所用的名稱。其特點(diǎn)是：1.用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線。2.封裝外形尺寸小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應(yīng)用。以0.5mm焊區(qū)中心距、208根I/O引腳QFP封裝的CPU為例，如果外形尺寸為28mm×28mm，芯片尺寸為10mm×10mm，則芯片面積/封裝面積=(10×10)/(28×28)=1:7.8，由此可見QFP封裝比DIP封裝的尺寸大大減小。3.封裝CPU操作方便、可靠性高。QFP的缺點(diǎn)是：當(dāng)引腳中心距小于0.65mm時，引腳容易彎曲。為了防止引腳變形，現(xiàn)已出現(xiàn)了幾種改進(jìn)的QFP品種。如封裝的四個角帶有樹指緩沖墊的BQFP(見

5、右圖)；帶樹脂保護(hù)環(huán)覆蓋引腳前端的GQFP；在封裝本體里設(shè)置測試凸點(diǎn)、放在防止引腳變形的專用夾具里就可進(jìn)行測試的TPQFP。用途：QFP不僅用于微處理器（Intel公司的80386處理器就采用塑料四邊引出扁平封裝），門陳列等數(shù)字邏輯LSI電路，而且也用于VTR信號處理、音響信號處理等模擬LSI電路。四SOP 小尺寸封裝SOP器件又稱為SOIC(Small Outline Integrated Circuit)，是DIP的縮小形式，引線中心距為1.27mm，材料有塑料和陶瓷兩種。SOP也叫SOL和DFP。SOP封裝標(biāo)準(zhǔn)有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等等，SOP后面的數(shù)字表

6、示引腳數(shù)，業(yè)界往往把“P”省略，叫SO（Small Out-Line ）。還派生出SOJ（J型引腳小外形封裝）、TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型SOP）、TSSOP（薄的縮小型SOP）及SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等。五PLCC 塑封有引線芯片載體PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)，引線中心距為1.27mm，引線呈J形，向器件下方彎曲，有矩形、方形兩種。PLCC器件特點(diǎn)：1.組裝面積小，引線強(qiáng)度高，不易變形。2.多根引線保證了良好的共面性，使焊點(diǎn)的一致性得以改善。3.因J形引線向下彎曲，檢修有些不便。用途

7、：現(xiàn)在大部分主板的BIOS都是采用的這種封裝形式。六LCCC 無引線陶瓷芯片載體 LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)其電極中心距有1.0mm、1.27mm兩種。通常電極數(shù)目為18156個。特點(diǎn)：1.寄生參數(shù)小，噪聲、延時特性明顯改善。2.應(yīng)力小，焊點(diǎn)易開裂。用途：用于高速，高頻集成電路封裝。主要用于軍用電路。七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)外有多個方陣形的插針，每個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，將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能

8、夠更方便地安裝和拆卸，從486芯片開始，出現(xiàn)一種名為ZIF的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。ZIF(Zero Inser tion 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，絕對不存在接觸不良的問題。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。實(shí)例：Intel系列C PU中，80486和Pentium

9、、Pentium Pro均采用這種封裝形式。八BGA 球柵陣列封裝隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對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100MHz時，傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的“”現(xiàn)象，而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208 Pin時，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 P ackage)封裝技術(shù)。用途：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：1.PBGA（Plasric B

10、GA）基板：PBGA是最普遍的BGA封裝類型，其載體為普通的印制板基材，如FR4等。硅片通過金屬絲壓焊方式連到載體的上表面，然后塑料模壓成型。有些PBGA封裝結(jié)構(gòu)中帶有空腔，稱熱增強(qiáng)型BGA，簡稱EBGA。下表面為呈部分或完全分布的共晶組份(37Pb63Sn)的焊球陣列，焊球間距通常為1.0mm、1.27mm、1.5mm。PBGA有以下特點(diǎn)：其載體與PCB材料相同，故組裝過程二者的熱膨脹系數(shù)TCE(Thermal Coefficient Of Expansion)幾乎相同，即熱匹配性良好。組裝成本低。共面性較好。易批量組裝。電性能良好。Intel系列CPU中，Pentium II、I II、I

11、V處理器均采用這種封裝形式。2.CBGA（Ceramic BGA）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，簡稱FC）的安裝方式。硅片采用金屬絲壓焊方式或采用硅片線路面朝下，以倒裝片方式實(shí)現(xiàn)與載體的互聯(lián)，然后用填充物包封，起到保護(hù)作用。陶瓷載體下表面是90Pb10Sn的共晶焊球陣列，焊球間距常為1.0mm和1.27mm。CBGA具有如下特點(diǎn)：優(yōu)良的電性能和熱特性。密封性較好。封裝可靠性高。共面性好。封裝密度高。因以陶瓷作載體，對濕氣不敏感。封裝成本較高。組裝過程熱匹配性能差，組裝工藝要求較高。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium P

12、ro處理器均采用過這種封裝形式。3. FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬質(zhì)多層基板。4.TBGA（Tape BGA）基板：基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。載帶球柵陣列TBGA是載帶自動鍵合TAB(Tape Automated Bonding)技術(shù)的延伸。TBGA的載體為銅聚酰亞胺銅的雙金屬層帶(載帶)。載體上表面分布的銅導(dǎo)線起傳輸作用，下表面的銅層作地線。硅片與載體實(shí)現(xiàn)互連后，將硅片包封起到保護(hù)作用。載體上的過孔實(shí)現(xiàn)上下表面的導(dǎo)通，利用類似金屬絲壓焊技術(shù)在過孔焊盤上形成焊球陣列。焊球間距有1.0mm、1.27mm、1.5mm幾種。TBGA有以下特點(diǎn)：封裝輕、小。電性能良。組裝過

13、程中熱匹配性好。潮氣對其性能有影響。5.CDPBGA（Carity Do wn PBGA）基板：指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)（又稱空腔區(qū)）。綜上，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（C4），從而可以改善電熱性能。3.厚度比QFP減少l/2以上，重量減輕3/4以上。4.寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高。5.組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。6.BGA封裝仍與QFP、PGA一樣，占用基板面積過大。九CSP 芯片尺寸封裝隨著全球電子產(chǎn)品個性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)

14、潮，封裝技術(shù)已進(jìn)步到CSP(Chip Size P ackage)。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尺寸邊長不大于芯片的1.2倍，IC面積只比晶粒（Die）大不超過1.4倍。CSP封裝又可分為四類：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，

15、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，它號稱是封裝技術(shù)的未來主流，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。未來則將大量應(yīng)用在信息家電（IA）、數(shù)字電視（DTV）、電子書（E-Book）、無線網(wǎng)絡(luò)WLANGigabitEthemet、ADSL手機(jī)芯片、藍(lán)芽（Bluetooth）等新興產(chǎn)品中。十MCM 多芯片模型貼裝曾有人想，當(dāng)單芯片一時還達(dá)不到多種芯片的集成度時，能否將高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片（用LSI或IC）和專用集成電路芯片（AS1C）在高密度多層互聯(lián)基板上用表面安裝技術(shù)（SMT）組裝成為多種多樣電子組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)。由這種想法產(chǎn)生出多芯片組件MCM（Multi Chip M