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芯片封裝類型
來源: | 作者:雋思半導體設備部 | 發布時間: 2021-07-16 | 3245 次瀏覽 | 分享到:

1DIP

        DIP20世紀70年代出現的封裝形式。它能適應當時多數集成電路工作頻率的要求,制造成本較低,較易實現封裝自動化印測試自動化,因而在相當一段時間內在集成電路封裝中占有主導地位。 但DIP的引腳節距較大(2.54mm),并占用PCB板較多的空間,為此出現了SHDIPSKDIP等改進形式,它們在減小引腳節距和縮小體積方面作了不少改進,但DIP最大引腳數難以提高(最大引腳數為64)且采用通孔插入方式,因而使它的應用受到很大限制。

2PGA

為突破引腳數的限制,20世紀80年代開發了PGA封裝,雖然它的引腳節距仍維持在2.54mm1.77mm,但由于采用底面引出方式,因而引腳數可高達500條~600條。

3SOP

   隨著表面安裝技術 (surface mounted technology, SMT)的出現,DIP封裝的數量逐漸下降,表面安裝技術可節省空間,提高性能,且可放置在印刷電路板的上下兩面上。 SOP應運而生,它的引腳從兩邊引出,且為扁平封裝,引腳可直接焊接在PCB板上,也不再需要插座。它的引腳節距也從DIP2.54 mm減小到1.77mm。后來有SSOPTSOP改進型的出現,但引腳數仍受到限制。

4QFP

       QFP也是扁平封裝,但它們的引腳是從四邊引出,且為水平直線,其電感較小,可工作在較高頻率。引腳節距進一步降低到1.00mm,以至0.65 mm0.5 mm,引腳數可達500條,因而這種封裝形式受到廣泛歡迎。但在管腳數要求不高的情況下,SOP以及它的變形SOJ(J型引腳)仍是優先選用的封裝形式,也是目前生產最多的一種封裝形式。
方形扁平封裝-QFP (Quad Flat Package)
[特點] 引腳間距較小及細,常用于大規模或超大規模集成電路封裝。必須采用SMT(表面安裝技術)進行焊接。操作方便,可靠性高。芯片面積與封裝面積的比值較大。
小型外框封裝-SOP (Small Outline Package)
[特點] 適用于SMT安裝布線,寄生參數減小,高頻應用,可靠性較高。引腳離芯片較遠,成品率增加且成本較低。 芯片面積與封裝面積比值約為1:8
小尺寸J型引腳封裝-SOJ (Smal Outline J-lead)
有引線芯片載體-LCC (Leaded Chip Carrier)

1998年統計,DIP在封裝總量中所占份額為15%SOP在封裝總量中所占57%QFP則占12%。預計今后DIP的份額會進一步下降,SOP也會有所下降,而QFP會維持原有份額,三者的總和仍占總封裝量的80%
以上三種封裝形式又有塑料包封和陶瓷包封之分。塑料包封是在引線鍵合后用環氧樹脂鑄塑而成,環氧樹脂的耐濕性好,成本也低,所以在上述封裝中占有主導地位。陶瓷封裝具有氣密性高的特點,但成本較高,在對散熱性能、電特性有較高要求時,或者用于國防軍事需求時,常采用陶瓷包封。

5PLCC

        PLCC是一種塑料有引腳(實際為J形引腳)的片式載體封裝(也稱四邊扁平J形引腳封裝QFJ (quad flat J-lead package)),所以采用片式載體是因為有時在系統中需要更換集成電路,因而先將芯片封裝在一種載體(carrier)內,然后將載體插入插座內,載體和插座通過硬接觸而導通的。這樣在需要時,只要在插座上取下載體就可方便地更換另一載體。

6LCC

        LCC稱陶瓷無引腳式載體封裝(實際有引腳但不伸出。它是鑲嵌在陶瓷管殼的四側通過接觸而導通)。有時也稱為CLCC,但通常不加C。在陶瓷封裝的情況下。如對載體結構和引腳形狀稍加改變,載體的引腳就可直接與PCB板(PCB板無氧烘箱)進行焊接而不再需要插座。這種封裝稱為LDCC即陶瓷有引腳片式載體封裝。

7TAB

        TAB封裝技術是先在銅箔上涂覆一層聚酰亞胺層。然后用刻蝕方法將銅箔腐蝕出所需的引腳框架;再在聚酰亞胺層和銅層上制作出小孔,將金屬填入銅圖形的小孔內,制作出凸點(采用銅、金或鎳等材料)。由這些凸點與芯片上的壓焊塊連接起來,再由鑄塑技術加以包封。它的優點是由于不存在內引線高度問題.因而封裝厚度很薄,此外可獲得很小的引腳節距(0.5mm0.25 mm)而有1000個以上的引腳等,但它的成本較高,因而其應用受到限制。

8BGA球柵陣列封裝
  當IC的頻率超過100MHz時,傳統封裝方式可能會產生所謂的“Cross Talk”現象,而且當IC的管腳數大于208 Pin時,傳統的封裝方式有其困難度。

9PGA插針網格陣列封裝
       PGA (Pin Grid Array Package)芯片封裝形式在芯片的內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。根據引腳數目的多少,可以圍成2-5圈。安裝時,將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486芯片開始,出現一種名為ZIFCPU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 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構生成的擠壓力,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: 1.插拔操作更方便,可靠性高。2.可適應更高的頻率。

BGA是近10年來興起的新型封裝技術。PGA封裝表明外引出腳從底部引出比從邊沿引出要優越,因為它在不需要縮小引腳節距的條件下可大幅度增加引腳數,引腳數的增加不會引起占用PCB板面積的增加。
PGA仍是插裝式,它會影響多層PCB板的布線,因為PGA底部的PCB板面積被通孔所占用,PCB板的布線必須繞道而過。采用表面安裝技術的BGA是球焊陣列,不再采用針柵,因而它不僅保持了PGA引腳在底部引出的優點,而且通過將引出腳改為球形,進一步縮短了引腳的長度,并對信號傳輸的完整性帶來好處。另一個突出的優點是它的失效率比QFP要明顯的低,如1.5 mm節距時,有225條球形引腳時的BGA,其失效率可低于0.5 ppm (part per million)。正是由于上述優點,預計未來幾年中BGA將會保持較高的增長率。BGA封裝的剖面示意圖見圖7BGAPCB之間的連接裝配示意圖見圖8

10芯片尺寸封裝CSP

  芯片尺寸封裝CSP (Chip Size Package)是近年來發展起來的一種新封裝技術。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。 CSP的定義為:封裝周長等于或小于芯片裸片周長的1.2倍,或者封裝面積小于裸片面積的1.5倍。因而CSP的封裝效率(指硅片面積與封裝后的總面積之比)QFPBGA都要高。(芯片封裝無塵烘箱CSP有一些不同的結構,如撓性基板的插入式、陶瓷剛性基板的插入式、面陣列凸焊點式和片上引腳式(1ead on chip)等。如LOC,它與以往的封裝結構不同,它不再將芯片先粘接在基板上,面是直接粘接在引腳框架上(即取消基板),這樣可縮小封裝側面到芯片之間的距離(可縮小到0.4mm0.5 mm)