芯片封装.docx

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芯片封装

DIP双列直插式封装

　　DIP（DualIn－linePackage）是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路（IC）均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。

采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。

当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。

DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。

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DIP封装具有以下特点

　　1.适合在PCB（印刷电路板）上穿孔焊接，操作方便。

　　2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

　　Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存（Cache）和早期的内存芯片也是这种封装形式。

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PQFP和PFP塑料扁平组件式封装

　　PQFP（PlasticQuadFlatPackage）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。

用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。

采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。

将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。

用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

　　PFP（PlasticFlatPackage）方式封装的芯片与PQFP方式基本相同。

唯一的区别是PQFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。

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PQFP/PFP封装具有以下特点

　　：

　　1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

　　2.适合高频使用。

　　3.操作方便，可靠性高。

　　4.芯片面积与封装面积之间的比值较小。

　　Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

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PGA插针网格阵列封装

　　PGA（PinGridArrayPackage）芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。

根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。

安装时，将芯片插入专门的PGA插座。

为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

　　ZIF（ZeroInsertionForceSocket）是指零插拔力的插座。

把这种插座上的扳手轻轻抬起，CPU就可很容易、轻松地插入插座中。

然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊结构生成的挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存在接触不良的问题。

而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，CPU芯片即可轻松取出。

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PGA封装具有以下特点

　　1.插拔操作更方便，可靠性高。

　　2.可适应更高的频率。

　　Intel系列CPU中，80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式。

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BGA球栅阵列封装

　　随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。

这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk（串扰）”现象，而且当IC的管脚数大于208Pin时，传统的封装方式有其困难度。

因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA（BallGridArrayPackage）封装技术。

BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

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BGA封装技术又可详分为五大类

　　1.PBGA（PlasricBGA）基板：

一般为2-4层有机材料构成的多层板。

Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV处理器均采用这种封装形式。

　　2.CBGA（CeramicBGA）基板：

即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）的安装方式。

Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。

　　3.FCBGA（FilpChipBGA）基板：

硬质多层基板。

　　4.TBGA（TapeBGA）基板：

基板为带状软质的1-2层PCB电路板。

　　5.CDPBGA（CarityDownPBGA）基板：

指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。

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BGA封装具有以下特点

　　1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。

　　2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。

　　3.信号传输延迟小，适应频率大大提高。

　　4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

　　BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。

1987年，***西铁城（Citizen）公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片（即BGA）。

而后，摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。

1993年，摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。

同年，康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。

直到五六年前，Intel公司在电脑CPU中（即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等），以及芯片组（如i850）中开始使用BGA，这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。

目前，BGA已成为极其热门的IC封装技术，其全球市场规模在2000年为12亿块，预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。

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CSP芯片尺寸封装

　　随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP（ChipSizePackage）。

它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。

即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。

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CSP封装又可分为四类

　　1.LeadFrameType（传统导线架形式），代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达（Goldstar）等等。

　　2.RigidInterposerType（硬质内插板型），代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。

　　3.FlexibleInterposerType（软质内插板型），其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。

其他代表厂商包括通用电气（GE）和NEC。

　　4.WaferLevelPackage（晶圆尺寸封装）：

有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

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CSP封装具有以下特点

　　1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。

　　2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。

　　3.极大地缩短延迟时间。

　　CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。

未来则将大量应用在信息家电（IA）、数字电视（DTV）、电子书（E-Book）、无线网络WLAN／GigabitEthemet、ADSL／手机芯片、蓝芽（Bluetooth）等新兴产品中。

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MCM多芯片模块

　　为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM（MultiChipModel）多芯片模块系统。

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MCM具有以下特点

　　：

　　1.封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化。

　　2.缩小整机/模块的封装尺寸和重量。

　　3.系统可靠性大大提高。

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芯片封装方式一览：

　　1、BGA（ballgridarray）

　　球形触点陈列，表面贴装型封装之一。

在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。

也称为凸点陈列载体（PAC）。

引脚可超过200，是多引脚LSI用的一种封装。

封装本体也可做得比QFP（四侧引脚扁平封装）小。

例如，引脚中心距为1.5mm的360引脚BGA仅为31mm见方；而引脚中心距为0.5mm的304引脚QFP为40mm见方。

而且BGA不用担心QFP那样的引脚变形问题。

该封装是美国Motorola公司开发的，首先在便携式电话等设备中被采用，今后在美国有可能在个人计算机中普及。

最初，BGA的引脚（凸点）中心距为1.5mm，引脚数为225。

现在也有一些LSI厂家正在开发500引脚的BGA。

BGA的问题是回流焊后的外观检查。

现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。

有的认为，由于焊接的中心距较大，连接可以看作是稳定的，只能通过功能检查来处理。

美国Motorola公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC，而把灌封方法密封的封装称为GPAC（见OMPAC和GPAC）。

　　2、BQFP（quadflatpackagewithbumper）

　　带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。

QFP封装之一，在封装本体的四个角设置突起（缓冲垫）以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。

美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC等电路中采用此封装。

引脚中心距0.635mm，引脚数从84到196左右（见QFP）。

　　3、碰焊PGA（buttjointpingridarray）

　　表面贴装型PGA的别称（见表面贴装型PGA）。

　　4、C－（ceramic）

　　表示陶瓷封装的记号。

例如，CDIP表示的是陶瓷DIP。

是在实际中经常使用的记号。

　　5、Cerdip

　　用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于ECLRAM，DSP（数字信号处理器）等电路。

带有玻璃窗口的Cerdip用于紫外线擦除型EPROM以及内部带有EPROM的微机电路等。

引脚中心距2.54mm，引脚数从8到42。

在日本，此封装表示为DIP－G（G即玻璃密封的意思）。

　　6、Cerquad

　　表面贴装型封装之一，即用下密封的陶瓷QFP，用于封装DSP等的逻辑LSI电路。

带有窗口的Cerquad用于封装EPROM电路。

散热性比塑料QFP好，在自然空冷条件下可容许1.5～2W的功率。

但封装成本比塑料QFP高3～5倍。

引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm等多种规格。

引脚数从32到368。

　　7、CLCC（ceramicleadedchipcarrier）

　　带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形。

　　带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM以及带有EPROM的微机电路等。

此封装也称为QFJ、QFJ－G（见QFJ）。

　　8、COB（chiponboard）

　　板上芯片封装，是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。

虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。

　　9、DFP（dualflatpackage）

　　双侧引脚扁平封装。

是SOP的别称（见SOP）。

以前曾有此称法，现在已基本上不用。

　　10、DIC（dualin-lineceramicpackage）

　　陶瓷DIP（含玻璃密封）的别称（见DIP）.

　　11、DIL（dualin-line）

　　DIP的别称（见DIP）。

欧洲半导体厂家多用此名称。

　　12、DIP（dualin-linepackage）

　　双列直插式封装。

插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。

DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。

引脚中心距2.54mm，引脚数从6到64。

封装宽度通常为15.2mm。

有的把宽度为7.52mm和10.16mm的封装分别称为skinnyDIP和slimDIP（窄体型DIP）。

但多数情况下并不加区分，只简单地统称为DIP。

另外，用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP也称为cerdip（见cerdip）。

　　13、DSO（dualsmallout-lint）

　　双侧引脚小外形封装。

SOP的别称（见SOP）。

部分半导体厂家采用此名称。

　　14、DICP（dualtapecarrierpackage）

　　双侧引脚带载封装。

TCP（带载封装）之一。

引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。

由于利用的是TAB（自动带载焊接）技术，封装外形非常薄。

常用于液晶显示驱动LSI，但多数为定制品。

另外，0.5mm厚的存储器LSI簿形封装正处于开发阶段。

在日本，按照EIAJ（日本电子机械工业）会标准规定，将DICP命名为DTP。

　　15、DIP（dualtapecarrierpackage）

　　同上。

日本电子机械工业会标准对DTCP的命名（见DTCP）。

　　16、FP（flatpackage）

　　扁平封装。

表面贴装型封装之一。

QFP或SOP（见QFP和SOP）的别称。

部分半导体厂家采用此名称。

　　17、flip-chip

　　倒焊芯片。

裸芯片封装技术之一，在LSI芯片的电极区制作好金属凸点，然后把金属凸点与印刷基板上的电极区进行压焊连接。

封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。

是所有封装技术中体积最小、最薄的一种。

但如果基板的热膨胀系数与LSI芯片不同，就会在接合处产生反应，从而影响连接的可靠性。

因此必须用树脂来加固LSI芯片，并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。

　　18、FQFP（finepitchquadflatpackage）

　　小引脚中心距QFP。

通常指引脚中心距小于0.65mm的QFP（见QFP）。

部分导导体厂家采用此名称。

　　19、CPAC（globetoppadarraycarrier）

　　美国Motorola公司对BGA的别称（见BGA）。

　　20、CQFP（quadfiatpackagewithguardring）

　　带保护环的四侧引脚扁平封装。

塑料QFP之一，引脚用树脂保护环掩蔽，以防止弯曲变形。

在把LSI组装在印刷基板上之前，从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状（L形状）。

这种封装在美国Motorola公司已批量生产。

引脚中心距0.5mm，引脚数最多为208左右。

　　21、H-（withheatsink）

　　表示带散热器的标记。

例如，HSOP表示带散热器的SOP。

　　22、pingridarray（surfacemounttype）

　　表面贴装型PGA。

通常PGA为插装型封装，引脚长约3.4mm。

表面贴装型PGA在封装的底面有陈列状的引脚，其长度从1.5mm到2.0mm。

贴装采用与印刷基板碰焊的方法，因而也称为碰焊PGA。

因为引脚中心距只有1.27mm，比插装型PGA小一半，所以封装本体可制作得不怎么大，而引脚数比插装型多（250～528），是大规模逻辑LSI用的封装。

封装的基材有多层陶瓷基板和玻璃环氧树脂印刷基数。

以多层陶瓷基材制作封装已经实用化。

　　23、JLCC（J-leadedchipcarrier）

　　J形引脚芯片载体。

指带窗口CLCC和带窗口的陶瓷QFJ的别称（见CLCC和QFJ）。

部分半导体厂家采用的名称。

　　24、LCC（Leadlesschipcarrier）

　　无引脚芯片载体。

指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。

是高速和高频IC用封装，也称为陶瓷QFN或QFN－C（见QFN）。

　　25、LGA（landgridarray）

　　触点陈列封装。

即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。

装配时插入插座即可。

现已实用的有227触点（1.27mm中心距）和447触点（2.54mm中心距）的陶瓷LGA，应用于高速逻辑LSI电路。

LGA与QFP相比，能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。

另外，由于引线的阻抗小，对于高速LSI是很适用的。

但由于插座制作复杂，成本高，现在基本上不怎么使用。

预计今后对其需求会有所增加。

　　26、LOC（leadonchip）

　　芯片上引线封装。

LSI封装技术之一，引线框架的前端处于芯片上方的一种结构，芯片的中心附近制作有凸焊点，用引线缝合进行电气连接。

与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的结构相比，在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm左右宽度。

　　27、LQFP（lowprofilequadflatpackage）

　　薄型QFP。

指封装本体厚度为1.4mm的QFP，是日本电子机械工业会根据制定的新QFP外形规格所用的名称。

　　28、L－QUAD

　　陶瓷QFP之一。

封装基板用氮化铝，基导热率比氧化铝高7～8倍，具有较好的散热性。

封装的框架用氧化铝，芯片用灌封法密封，从而抑制了成本。

是为逻辑LSI开发的一种封装，在自然空冷条件下可容许W3的功率。

现已开发出了208引脚（0.5mm中心距）和160引脚（0.65mm中心距）的LSI逻辑用封装，并于1993年10月开始投入批量生产。

　　29、MCM（multi-chipmodule）

　　多芯片组件。

将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。

根据基板材料可分为MCM－L，MCM－C和MCM－D三大类。

MCM－L是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。

布线密度不怎么高，成本较低。

MCM－C是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷（氧化铝或玻璃陶瓷）作为基板的组件，与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC类似。

两者无明显差别。

布线密度高于MCM－L。

MCM－D是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷（氧化铝或氮化铝）或Si、Al作为基板的组件。

布线密谋在三种组件中是最高的，但成本也高。

　　30、MFP（miniflatpackage）

　　小形扁平封装。

塑料SOP或SSOP的别称（见SOP和SSOP）。

部分半导体厂家采用的名称。

　　31、MQFP（metricquadflatpackage）

　　按照JEDEC（美国联合电子设备委员会）标准对QFP进行的一种分类。

指引脚中心距为

　　0.65mm、本体厚度为3.8mm～2.0mm的标准QFP（见QFP）。

　　32、MQUAD（metalquad）

　　美国Olin公司开发的一种QFP封装。

基板与封盖均采用铝材，用粘合剂密封。

在自然空冷条件下可容许2.5W～2.8W的功率。

日本新光电气工业公司于1993年获得特许开始生产。

　　33、MSP（minisquarepackage）

　　QFI的别称（见QFI），在开发初期多称为MSP。

QFI是日本电子机械工业会规定的名称。

　　34、OPMAC（overmoldedpadarraycarrier）

　　模压树脂密封凸点陈列载体。

美国Motorola公司对模压树脂密封BGA采用的名称（见

　　BGA）。

　　35、P－（plastic）

　　表示塑料封装的记号。

如PDIP表示塑料DIP。

　　36、PAC（padarraycarrier）

　　凸点陈列载体，BGA的别称（见BGA）。

　　37、PCLP（printedcircuitboardleadlesspackage）

　　印刷电路板无引线封装。

日本富士通公司对塑料QFN（塑料LCC）采用的名称（见QFN）。

引脚中心距有0.55mm和0.4mm两种规格。

目前正处于开发阶段。

　　38、PFPF（plasticflatpackage）

　　塑料扁平封装。

塑料QFP的别称（见QFP）。

部分LSI厂家采用的名称。

　　39、PGA（pingridarray）

　　陈列引脚封装。

插装型封装之一，其底面的垂直引脚呈陈列状排列。

封装基材基本上都采用多层陶瓷基板。

在未专门表示出材料名称的情况下，多数为陶瓷PGA，用于高速大规模逻辑LSI电路。

成本较高。

引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从64到447左右。

了为降低成本，封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。

也有64～256引脚的塑料PGA。

　　另外，还有一种引脚中心距为1.27mm的短引脚表面贴装型PGA（碰焊PGA）。

（见表面贴装

　　型PGA）。

　　40、piggyback

　　驮载封装。

指配有插座的陶瓷封装，形关与DIP、QFP、QFN相似。

在开发带有微机的设备时用于评价程序确认操作。

例如，将EPROM插入插座进行调试。

这种封装基本上都是定制品，市场上不怎么流通。

　　41、PLCC（plasticleadedchipcarrier）

　　带引线的塑料芯片载体。

表面贴装型封装之一。

引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，

　　是塑料制品。

美国德克萨斯仪器公司首先在64k位DRAM和256kDRAM中采用，现在已经普及用于逻辑LSI、DLD（或程逻辑器件）等电路。

引脚中心距1.27mm，引脚数从18到84。

　　J形引脚不易变形，比QFP容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。

PLCC与LCC（也称QFN）相似。

以前，两者的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷。

但现在已经出现用陶瓷制作的J形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装（标记为塑料LCC、PCLP、P－LCC等），已经无法分辨。

为此，日本电子机械工业会于1988年决定，把从四侧引出J形引脚的封装称为QFJ，把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN（见QFJ和QFN）。

　　42、P－LCC（plasticteadlesschipcarrier）（plasticleadedchipcurrier）

　　有时候是塑料QFJ的别称，有时候是QFN（塑料LCC）的别称（见QFJ和QFN）。

部分LSI厂家用PLCC表示带引线封装，用P－LCC表示无引线封装，以示区别。

　　43、QFH（quadflathighpackage）

　　四侧引脚厚体扁平封装。

塑料QFP的一种，为了防止封装本体断裂，QFP本体制作得较厚（见QFP）。

部分半导体厂家采用的名称。

　　44、QFI（quadflatI-leadedpackgac）

　　四侧I形引脚扁平封装。

表面贴装型封装之一。

引脚从封装四个侧面引出，向下呈I字。

　　也称为MSP（见MSP）。

贴装与印刷基板进行碰焊连接。

由于引脚无突出部分，贴装占有面积小于QFP。

日立制作所为视频模拟IC开发并使用了这种封装。

此外，日本的Motorola公司的PLLIC也采用了此种封装。

引脚中心距1.27mm，引脚数从18于68。

　　45、QFJ（quadflatJ-leadedpackage）

　　四侧J形引脚扁平封装。

表面贴装封装之一。

引脚从封装四个侧面引出，向下呈J字形