時(shí)間:2019-01-04 13:57:48來源:網(wǎng)絡(luò)
一、什么叫封裝
封裝,就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接.封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用,而且還通過芯片上的接點(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)線與其他器件相連接,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。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。
衡量一個(gè)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(gè)比值越接近1越好。封裝時(shí)主要考慮的因素:
1、芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率,盡量接近1:1;
2、引腳要盡量短以減少延遲,引腳間的距離盡量遠(yuǎn),以保證互不干擾,提高性能;
3、基于散熱的要求,封裝越薄越好。
封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面,封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO(如TO-89、TO92)封裝發(fā)展到了雙列直插封裝,隨后由PHILIP公司開發(fā)出了SOP小外型封裝,以后逐漸派生出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。從材料介質(zhì)方面,包括金屬、陶瓷、塑料、塑料,目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。
封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進(jìn)程:
結(jié)構(gòu)方面:TO->DIP->PLCC->QFP->BGA->CSP;
材料方面:金屬、陶瓷->陶瓷、塑料->塑料;
引腳形狀:長引線直插->短引線或無引線貼裝->球狀凸點(diǎn);
裝配方式:通孔插裝->表面組裝->直接安裝
二、具體的封裝形式
1、SOP/SOIC封裝
SOP是英文SmallOutlinePackage的縮寫,即小外形封裝。SOP封裝技術(shù)由1968~1969年菲利浦公司開發(fā)成功,以后逐漸派生出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。
2、DIP封裝
DIP是英文DoubleIn-linePackage的縮寫,即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一,引腳從封裝兩側(cè)引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種。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。
3、PLCC封裝
PLCC是英文PlasticLeadedChipCarrier的縮寫,即塑封J引線芯片封裝。PLCC封裝方式,外形呈正方形,32腳封裝,四周都有管腳,外形尺寸比DIP封裝小得多。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線,具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
4、TQFP封裝
TQFP是英文thinquadflatpackage的縮寫,即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間,從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積,這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應(yīng)用,如PCMCIA卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有TQFP封裝。
5、PQFP封裝
PQFP是英文PlasticQuadFlatPackage的縮寫,即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的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。
6、TSOP封裝
TSOP是英文ThinSmallOutlinePackage的縮寫,即薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳,TSOP適合用SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))在PCB(印制電路板)上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時(shí),寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí),引起輸出電壓擾動(dòng))減小,適合高頻應(yīng)用,操作比較方便,可靠性也比較高。
7、BGA封裝
BGA是英文BallGridArrayPackage的縮寫,即球柵陣列封裝。20****90年代隨著技術(shù)的進(jìn)步,芯片集成度不斷提高,I/O引腳數(shù)急劇增加,功耗也隨之增大,對集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格。為了滿足發(fā)展的需要,BGA封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。
采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存,可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍,BGA與TSOP相比,具有更小的體積,更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升,采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下,體積只有TSOP封裝的三分之一;另外,與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比,BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。
BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面,BGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是I/O引腳數(shù)雖然增加了,但引腳間距并沒有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少;寄生參數(shù)減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接,可靠性高。
說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術(shù),TinyBGA英文全稱為TinyBallGridArray(小型球柵陣列封裝),屬于是BGA封裝技術(shù)的一個(gè)分支。是Kingmax公司于1998年8月開發(fā)成功的,其芯片面積與封裝面積之比不小于1:1.14,可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2~3倍,與TSOP封裝產(chǎn)品相比,其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。
采用TinyBGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內(nèi)存的引腳是由芯片四周引出的,而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導(dǎo)距離,信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能,而且提高了電性能。采用TinyBGA封裝芯片可抗高達(dá)300MHz的外頻,而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術(shù)最高只可抗150MHz的外頻。
TinyBGA封裝的內(nèi)存其厚度也更?。ǚ庋b高度小于0.8mm),從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此,TinyBGA內(nèi)存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率,非常適用于長時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng),穩(wěn)定性極佳。
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