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羅化科普小貼士:分享40種常用的芯片封裝技術

2019/12/5 9:14:51 羅化新材料

所謂“封裝技術”是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術。以CPU為例,實際看到的體積和外觀并不是真正的CPU內核的大小和面貌,而是CPU內核等元件經過封裝后的產品。

封裝技術封裝對于芯片來說是必須的,也是至關重要的。因為芯片必須與外界隔離,以防止空氣中的雜質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輸。由于封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設計和制造,因此它是至關重要的。

1、BGA 封裝 (ball grid array)

球形觸點陳列,表面貼裝型封裝之一。在印刷基板的背面按陳列方式制作出球形凸點用以 代替引腳,在印 刷基板的正面裝配 LSI 芯片,然后用模壓樹脂或灌封方法進行密封。也 稱為凸 點陳列載體(PAC)。引腳可超過200,是多引腳LSI 用的一種封裝。封裝本體也可做得比 QFP(四側引腳扁平封裝)小。例如,引腳中心距為1.5mm 的360引腳 BGA 僅為31mm 見方;而引腳中心距為0.5mm 的304 引腳 QFP 為40mm 見方。而且 BGA不 用擔 心 QFP 那樣的引腳變形問題。 

該封裝是美國Motorola 公司開發的,首先在便攜式電話等設備中被采用,今后在 美國有 可 能在個人計算機中普及。最初,BGA的引腳(凸點)中心距為 1.5mm,引腳數為225?,F在 也有 一些 LSI 廠家正在開發500 引腳的BGA。BGA 的問題是回流焊后的外觀檢查?,F在尚不清楚是否有效的外觀檢查方 法。有的認為 ,由于焊接的中心距較大,連接可以看作是穩定的,只能通過功能檢查來處理。美國 Motorola 公司把用模壓樹脂密封的封裝稱為 OMPAC,而把灌封方法密封的封裝稱為 GPAC(見 OMPAC 和 GPAC)。

2、BQFP 封裝 (quad flat packagewith bumper)

帶緩沖墊的四側引腳扁平封裝。QFP 封裝之一,在封裝本體的四個角設置突起(緩沖墊) 以 防止在運送過程 中引腳發生彎曲變形。美國半導體廠家主要在微處理器和 ASIC 等電路中采用 此封裝。引腳中心距0.635mm, 引腳數從84 到196 左右(見 QFP)。

3、碰焊 PGA 封裝 (butt joint pin grid array)

表面貼裝型 PGA 的別稱(見表面貼裝型 PGA)。

4、C-(ceramic) 封裝

表示陶瓷封裝的記號。例如,CDIP 表示的是陶瓷 DIP。是在實際中經常使用的記號。

5、Cerdip 封裝

用玻璃密封的陶瓷雙列直插式封裝,用于 ECL RAM,DSP(數字信號處理器)等電路。帶有玻璃窗口的Cerdip

用于紫外線擦除型EPROM 以及內部帶有 EPROM 的微機電路等。引腳中 心 距2.54mm,引腳數從8 到42。在日本,此封裝表示為 DIP-G(G 即玻璃密封的意思)。

6、Cerquad 封裝

表面貼裝型封裝之一,即用下密封的陶瓷 QFP,用于封裝 DSP 等的邏輯LSI 電路。帶有窗 口的 Cerquad用 于封裝EPROM 電路。散熱性比塑料 QFP 好,在自然空冷條件下可容許1. 5~ 2W 的功率。但封裝成本比塑料QFP 高3~5 倍。引腳中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、 0.5mm、 0.4mm等多種規格。引腳數從32 到368。

帶引腳的陶瓷芯片載體,表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝的四個側面引出,呈丁字形。帶有窗口的用于 封裝紫外線擦除型 EPROM 以及帶有 EPROM 的微機電路等。此封裝也稱為 QFJ、QFJ-G(見 QFJ)

7、CLCC 封裝 (ceramic leadedchip carrier)

帶引腳的陶瓷芯片載體,表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝的四個側面引出,呈丁字形。帶有窗口的用于封裝紫外線擦除型 EPROM 以及帶有 EPROM 的微機電路等。此封裝也稱為 QFJ、QFJ-G(見 QFJ)。

8、COB 封裝 (chip on board)

板上芯片封裝,是裸芯片貼裝技術之一,半導體芯片交接貼裝在印刷線路板上,芯片與基板的電氣連接用引線縫合方法實現,芯片與基板的電氣連接用引線縫合方法實現,并用樹脂覆 蓋以確??桑?。雖然 COB 是最簡單的裸芯片貼裝技術,但它的封裝密度遠不如 TAB 和倒片 焊技術。

9、DFP(dual flat package)

雙側引腳扁平封裝。是SOP 的別稱(見 SOP)。以前曾有此稱法,現在已基本上不用。

10、DIC(dual in-line ceramic package)

陶瓷 DIP(含玻璃密封)的別稱(見 DIP).

11、DIL(dual in-line)

DIP 的別稱(見 DIP)。歐洲半導體廠家多用此名稱。

12、DIP(dual in-line package) 雙列直插式封裝

插裝型封裝之一,引腳從封裝兩側引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP 是最普及的插裝型封裝,應用范圍包括標準邏輯 IC,存貯器 LSI,微機電路等。

引腳中心距2.54mm,引腳數從6 到64。封裝寬度通常為15.2mm。有的把寬度為7.52mm 和10.16mm 的封 裝分別稱為 skinny DIP 和 slim DIP(窄體型 DIP)。但多數情況下并不加區分,只簡單地統稱為 DIP。另外,用低熔點玻璃密封的陶瓷 DIP 也稱為 cerdip(見cerdip)。

13、DSO(dual small out-lint)

雙側引腳小外形封裝。SOP的別稱(見 SOP)。部分半導體廠家采用此名稱。

14、DICP(dual tape carrier package)

雙側引腳帶載封裝。TCP(帶載封裝)之一。引腳制作在絕緣帶上并從封裝兩側引出。由于利用的是 TAB(自 動帶載焊接)技術,封裝外形非常薄。常用于液晶顯示驅動 LSI,但多數為定制品。另外,0.5mm 厚的存儲器 LSI簿形封裝正處于開發階段。在日本,按照 EIAJ(日本電子機械工業)會標準規定,將 DICP 命名為DTP。

15、DIP(dual tape carrier package)

同上。日本電子機械工業會標準對 DTCP 的命名(見 DTCP)。

16、FP(flat package)

扁平封裝。表面貼裝型封裝之一。QFP 或 SOP(見 QFP 和 SOP)的別稱。部分半導體廠家采用此名稱。

17、Flip-chip

倒焊芯片。裸芯片封裝技術之一,在 LSI 芯片的電極區制作好金屬凸點,然后把金屬凸點與印刷基板上 的電極區進行壓焊連接。封裝的占有面積基本上與芯片尺寸相同。是所有封裝技術中體積最小、最薄的一種。

但如果基板的熱膨脹系數與LSI 芯片不同,就會在接合處產生反應,從而影響連接的可靠性。因此必須用樹脂來加固 LSI 芯片,并使用熱膨脹系數基本相同的基板材料。其中SiS 756北橋芯片采用最新的Flip-chip封裝,全面支持AMD Athlon 64/FX中央處理器。支持PCI Express X16接口,提供顯卡最高8GB/s雙向傳輸帶寬。支持最高HyperTransport Technology,最高2000MT/s MHz的傳輸帶 寬。內建矽統科技獨家AdvancedHyperStreaming Technology,MuTIOL 1G Technology。

18、FQFP(fine pitch quad flat package)

小引腳中心距 QFP。通常指引腳中心距小于0.65mm 的 QFP(見 QFP)。部分導導體廠家采用此名稱。塑料四邊引出扁平封裝 PQFP(Plastic Quad Flat Package)PQFP 的封裝形式最為普遍。其芯片引腳之間距離很小,引腳很細,很多大規?;虺蠹呻娐范疾捎眠@種封裝形式,引腳數量一般都在100個以上。Intel 系列 CPU 中80286、80386和某些486主板芯片采用這種封裝形式。 

此種封裝形式的芯片必須采用 SMT 技術(表面安裝設備)將芯片與電路板焊接起來。采用 SMT 技術安裝的芯片 不必在電路板上打孔,一般在電路板表面上有設計好的相應引腳的焊點。將芯片各腳對準相應的焊點,即可實現與主板的焊接。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。SMT 技術也被廣泛的使用在芯 片焊接領域,此后很多高級的封裝技術都需要使用 SMT 焊接。

以下是一顆 AMD 的 QFP 封裝的286處理器芯片。0.5mm焊區中心距,208根 I/O 引腳,外形尺寸28×28mm, 芯片尺寸10×10mm,則芯片面積/封裝面積=10×10/28×28=1:7.8,由此可見 QFP 比 DIP 的封裝尺寸大大減小了。

19、CPAC(globetop pad array carrier)

美國 Motorola 公司對 BGA 的別稱(見 BGA)。

20、CQFP 軍用晶片陶瓷平版封裝 (CeramicQuad Flat-pack Package)

右邊這顆晶片為一種軍用晶片封裝(CQFP),這是封裝還沒被放入晶體以前的樣子。這種封裝在軍用品以及航太工 業用晶片才有機會見到。晶片槽旁邊有厚厚的黃金隔層(有高起來,照片上不明顯)用來防止輻射及其他干擾。外圍有螺絲孔可以將晶片牢牢固定在主機板上。而最有趣的就是四周的鍍金針腳,這種設計可以大大減少晶片封裝的厚度並提供極佳的散熱。

21、H-(with heat sink)

表示帶散熱器的標記。例如,HSOP 表示帶散熱器的 SOP。

22、Pin Grid Array(Surface Mount Type)

表面貼裝型 PGA。通常 PGA 為插裝型封裝,引腳長約3.4mm。表面貼裝型 PGA 在封裝的 底面有陳列狀的引腳,其長度從1.5mm 到2.0mm。貼裝采用與印刷基板碰焊的方法,因而也稱 為碰焊 PGA。因為引腳中心距只有1.27mm,比插裝型 PGA 小一半,所以封裝本體可制作得不 怎么大,而引腳數比插裝型多(250~528),是大規模邏輯 LSI用的封裝。封裝的基材有多層陶瓷基板和玻璃環氧樹脂印刷基數。以多層陶瓷基材制作封裝已經實用化。

23、JLCC 封裝(J-leaded chip carrier)

J 形引腳芯片載體。指帶窗口 CLCC 和帶窗口的陶瓷 QFJ 的別稱(見 CLCC 和 QFJ)。部分半導體廠家 采用的名稱。

24、LCC 封裝(Leadless chip carrier)

無引腳芯片載體。指陶瓷基板的四個側面只有電極接觸而無引腳的表面貼裝型封裝。是高速和高頻 IC 用 封裝,也稱為陶瓷 QFN 或QFN-C(見 QFN)。

25、LGA 封裝(land grid array)

觸點陳列封裝。即在底面制作有陣列狀態坦電極觸點的封裝。裝配時插入插座即可?,F已實用的有227 觸 點(1.27mm 中心距)和447 觸點(2.54mm 中心距)的陶瓷 LGA,應用于高速邏輯 LSI 電路。

LGA 與 QFP 相比,能夠以比較小的封裝容納更多的輸入輸出引腳。另外,由于引線的阻抗小,對于高速 LSI 是很適用的。但由于插座制作復雜,成本高,現在基本上不怎么使用。預計今后對其需求會有所增加。

26、LOC 封裝(lead onchip)

LSI 封裝技術之一,引線框架的前端處于芯片上方的一種結構,芯片的中心附近制作 有凸焊點,用引線縫合進行電氣連接。與原來把引線框架布置在芯片側面附近的結構相比,在相同大小的封裝中容納的芯片達1mm 左右寬度。

27、LQFP 封裝(low profile quadflat package)

薄型 QFP。指封裝本體厚度為1.4mm 的 QFP,是日本電子機械工業會根據制定的新 QFP外形規格所用的名稱。

28、L-QUAD封裝

陶瓷 QFP 之一。封裝基板用氮化鋁,基導熱率比氧化鋁高7~8 倍,具有較好的散熱性。封裝的框架用氧化鋁,芯片用灌封法密封,從而抑制了成本。是為邏輯 LSI 開發的一種封裝,在自然空冷條件下可容許 W3的功率?,F已開發出了208 引腳(0.5mm 中心距)和160 引腳(0.65mm 中心距)的 LSI 邏輯用封裝,并于1993 年10月開始投入批量生產。

29、MCM封裝

多芯片組件。將多塊半導體裸芯片組裝在一塊布線基板上的一種封裝。

根據基板材料可分為MCM-L,MCM-C 和MCM-D 三大類。

MCM-L 是使用通常的玻璃環氧樹脂多層印刷基板的組件。布線密度不怎么高,成本較低。

MCM-C 是用厚膜技術形成多層布線,以陶瓷(氧化鋁或玻璃陶瓷)作為基板的組件,與使用多層陶瓷基板的厚膜混合IC 類似。兩者無明顯差別。布線密度高于MCM-L。

MCM-D 是用薄膜技術形成多層布線,以陶瓷(氧化鋁或氮化鋁)或Si、Al 作為基板的組件。布線密度在三種組件中是最高的,但成本也高。

30、MFP 封裝( mini flatpackage)

小形扁平封裝。塑料SOP 或 SSOP 的別稱(見 SOP 和 SSOP)。部分半導體廠家采用的名稱。

31、MQFP 封裝 (metric quad flatpackage)

按照 JEDEC(美國聯合電子設備委員會)標準對 QFP 進行的一種分類。指引腳中心距為0.65mm、本體厚度 為3.8mm~2.0mm的標準 QFP(見 QFP)。

32、MQUAD 封裝 (metal quad)

美國 Olin 公司開發的一種 QFP 封裝?;迮c封蓋均采用鋁材,用粘合劑密封。在自然空冷條件下可 容許2.5W~2.8W 的功率。日本新光電氣工業公司于1993 年獲得特許開始生產。

33、MSP 封裝 (mini squarepackage)

QFI 的別稱(見 QFI),在開發初期多稱為 MSP。QFI是日本電子機械工業會規定的名稱。

34、OPMAC 封裝 (over molded padarray carrier)

模壓樹脂密封凸點陳列載體。美國 Motorola 公司對模壓樹脂密封 BGA 采用的名稱(見 BGA)。

35、P-(plastic) 封裝

表示塑料封裝的記號。如PDIP 表示塑料 DIP。

36、PAC 封裝 (pad arraycarrier)

凸點陳列載體,BGA 的別稱(見 BGA)。

37、PCLP(printed circuit board leadless package)

印刷電路板無引線封裝。日本富士通公司對塑料 QFN(塑料 LCC)采用的名稱(見 QFN)。引腳中心距有0.55mm 和0.4mm兩種規格。目前正處于開發階段。

38、PFPF(plastic flat package)

塑料扁平封裝。塑料QFP 的別稱(見 QFP)。部分 LSI 廠家采用的名稱。

39、PGA(pin grid array)

陳列引腳封裝。插裝型封裝之一,其底面的垂直引腳呈陳列狀排列。封裝基材基本上都采用多層陶瓷基板。在未專門表示出材料名稱的情況下,多數為陶瓷 PGA,用于高速大規模邏輯LSI 電路。成本較高。引腳中心 距通常為2.54mm,引腳數從64 到447 左右。了為降低成本,封裝基材可用玻璃環氧樹脂印刷基板代替。也有64~256 引腳的塑料 PGA。另外,還有一種引腳中心距為1.27mm 的短引腳表面貼裝型 PGA(碰焊 PGA)。(見表面貼裝型 PGA)。

40、Piggy Back

馱載封裝。指配有插座的陶瓷封裝,造型外觀與 DIP、QFP、QFN 相似。在開發帶有微機的設備時用于評價程序確認操作。例如,將 EPROM 插入插座進行調試。這種封裝基本上都是定制品,市場上不怎么流通。

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