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芯片封装技术详解
芯片封装技术详解
1、BGA(ballgridarray)
也称CPAC(globetoppadarraycarrier)。
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,随后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。
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。
2、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。
3、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。
4、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。
欧洲半
导体厂家多用DIL。
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SK-DIP(skinnydualin-linepackage)和SL-DIP(slimdualin-linepackage)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4.2)。
4.1DIC(dualin-lineceramicpackage)
陶瓷封装的DIP(含玻璃密封)的别称。
4.2Cerdip:
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)。
4.3SDIP(shrinkdualin-linepackage)
收缩型DIP。
插装型封装之一,形状与DIP相同,但引脚中心距(1.778mm)小于DIP(2.54mm)
因而得此称呼。
引脚数从14到90。
有陶瓷和塑料两种。
又称SH-DIP(shrinkdualin-linepackage)
5、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。
6、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。
7、H-(withheatsink)
表示带散热器的标记。
例如,HSOP表示带散热器的SOP。
8、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。
9、P-(plastic)
表示塑料封装的记号。
如PDIP表示塑料DIP。
10、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。
11、QFP(quadflatpackage)
四侧引脚扁平封装。
表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。
基材有陶瓷、
金属和塑料三种。
从数量上看,塑料封装占绝大部分。
当没有特别表示出材料时,多数情况为塑料
QFP。
塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装。
不仅用于微处理器,门陈列等数字逻辑LSI电路,而
且也用于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路。
引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、
0.5mm、0.4mm、0.3mm等多种规格。
0.65mm中心距规格中最多引脚数为304。
有的LSI厂家把引脚中心距为0.5mm的QFP专门称为收缩型QFP或SQFP、VQFP。
但有的
厂家把引脚中心距为0.65mm及0.4mm的QFP也称为SQFP,至使名称稍有一些混乱。
另外按照JEDEC(美国联合电子设备委员会)标准把引脚中心距为0.65mm、本体厚度为
3.8mm~2.0mm的QFP称为MQFP(metricquadflatpackage)。
日本电子机械工业会标准所规定引脚中心距0.55mm、0.4mm、0.3mm等小于0.65mm的
QFP称为QFP(FP)(QFPfinepitch),小中心距QFP。
又称FQFP(finepitchquadflatpackage)。
但现在日本电子机械工业会对QFP的外形规格进行了重新评价。
在引脚中心距上不加区别,而
是根据封装本体厚度分为QFP(2.0mm~3.6mm厚)、LQFP(1.4mm厚)和TQFP(1.0mm厚)三种。
QFP的缺点是,当引脚中心距小于0.65mm时,引脚容易弯曲。
为了防止引脚变形,现已出现
了几种改进的QFP品种。
如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见11.1);带树脂保护环覆盖引
脚前端的GQFP;在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹具里就可进行测试的
TPQFP。
在逻辑LSI方面,不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP里。
引脚中心距最小为
0.4mm、引脚数最多为348的产品也已问世。
此外,也有用玻璃密封的陶瓷QFP(见11.9)。
11.1BQFP(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。
11.2QIC(quadin-lineceramicpackage)
陶瓷QFP的别称。
部分半导体厂家采用的名称。
11.3QIP(quadin-lineplasticpackage)
塑料QFP的别称。
部分半导体厂家采用的名称。
11.4PFPF(plasticflatpackage)
塑料扁平封装。
塑料QFP的别称。
部分LSI厂家采用的名称。
11.5QFH(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。
部分半导体厂家采用的名称。
11.6CQFP(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。
11.7MQUAD(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。
11.8L-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。
11.9Cerquad
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。
12、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。
是日
本电子机械工业会规定的名称。
引脚中心距1.27mm。
材料有塑料和陶瓷两种。
塑料QFJ多数情况称为PLCC(plasticleadedchipcarrier),用于微机、门陈列、DRAM、ASSP、
OTP等电路。
引脚数从18至84。
陶瓷QFJ也称为CLCC(ceramicleadedchipcarrier)、JLCC(J-leadedchipcarrier)。
带窗口
的封装用于紫外线擦除型EPROM以及带有EPROM的微机芯片电路。
引脚数从32至84。
13、QFN(quadflatnon-leadedpackage)
四侧无引脚扁平封装,表面贴装型封装之一,是高速和高频IC用封装。
现在多称为LCC。
QFN是
日本电子机械工业会规定的名称。
封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP小,
高度比QFP低。
但是,当印刷基板与封装之间产生应力时,在电极接触处就不能得到缓解。
因此电
极触点难于做到QFP的引脚那样多,一般从14到100左右。
材料有陶瓷和塑料两种。
当有LCC标记时基本上都是陶瓷QFN。
电极触点中心距1.27mm。
塑料QFN是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。
电极触点中心距除1.27mm外,
还有0.65mm和0.5mm两种。
这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P-LCC等。
13.1PCLP(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。
引脚中心距有
0.55mm和0.4mm两种规格。
目前正处于开发阶段。
13.2P-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。
14、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(minisquarepackage)。
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。
15、TCP(TapeCarrierPackage)
薄膜封装TCP技术,主要用于IntelMobilePentiumMMX上。
采用TCP封装技术的CPU的
发热量相对于当时的普通PGA针脚阵列型CPU要小得多,运用在笔记本电脑上可以减小附加散热装置的体积,提高主机的空间利用率,因此多见于一些超轻薄笔记本电脑中。
但由于TCP封装是将CPU直接焊接在主板上,因此普通用户是无法更换的。
15.1DTCP(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DTCP命名为DTP。
15.2QTCP(quadtapecarrierpackage)
四侧引脚带载封装。
TCP封装之一,在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。
是利用TAB
技术的薄型封装。
在日本被称为QTP(quadtapecarrierpackage)。
15.3TapeAutomatedBonding(TAB)卷带自动结合技术
TapeAutomatedBonding(TAB)卷带自动结合是一种将多接脚大规模集成电路器(IC)的芯片(Chip),不再先进行传统封装成为完整的个体,而改用TAB载体,直接将未封芯片黏装在板面上。
即采"聚亚醯胺"(Polyimide)之软质卷带,及所附铜箔蚀成的内外引脚当成载体,让大型芯片先结合在"内引脚"上。
经自动测试后再以"外引脚"对电路板面进行结合而完成组装。
这种将封装及组装合而为一的新式构装法,即称为TAB法。
16、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,引脚长约3.4mm,引脚数从64到447左右。
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,引脚长度1.5mm~2.0mm的短引脚表面贴装型PGA(碰焊PGA),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)。
17、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。
18、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。
19、QUIP(quadin-linepackage)
四列引脚直插式封装,又称QUIL(quadin-line)。
引脚从封装两个侧面引出,每隔一根交错向下
弯曲成四列。
引脚中心距1.27mm,当插入印刷基板时,插入中心距就变成2.5mm。
因此可用于标
准印刷线路板。
是比标准DIP更小的一种封装。
日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯
片中采用了些种封装。
材料有陶瓷和塑料两种。
引脚数64。
20、SOP(smallOut-Linepackage)
小外形封装。
表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L字形)。
材料有塑料和陶
瓷两种。
另外也叫SOL(SmallOut-LineL-leadedpackage)、DFP(dualflatpackage)、SOIC(small
out-lineintegratedcircuit)、DSO(dualsmallout-lint)国外有许多半导体厂家采用此名称。
SOP除了用于存储器LSI外,也广泛用于规模不太大的ASSP等电路。
在输入输出端子不超过
10~40的领域,SOP是普及最广的表面贴装封装。
引脚中心距1.27mm,引脚数从8~44。
随着SOP的发展逐渐派生出了:
引脚中心距小于1.27mm的SSOP(缩小型SOP);装配高度不
到1.27mm的TSOP(薄小外形封装);VSOP(甚小外形封装);TSSOP(薄的缩小型SOP);SOT
(小外形晶体管);带有散热片的SOP称为HSOP;部分半导体厂家把无散热片的SOP称为
SONF(SmallOut-LineNon-Fin);部分厂家把宽体SOP称为SOW(SmallOutline
Package(Wide-Jype))
20.1MFP(miniflatpackage)
小形扁平封装。
塑料SOP或SSOP的别称。
部分半导体厂家采用的名称。
22、SIMM(singlein-linememorymodule)
单列存贮器组件。
只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件。
通常指插入插座的组件。
标准SIMM有中心距为2.54mm的30电极和中心距为1.27mm的72电极两种规格。
在印刷基
板的单面或双面装有用SOJ封装的1兆位及4兆位DRAM的SIMM已经在个人计算机、工作站
等设备中获得广泛应用。
至少有30~40%的DRAM都装配在SIMM里。
23、DIMM(DualInlineMemoryModule)
双列直插内存模块,与SIMM相当类似,不同的只是DIMM的金手指两端不像SIMM那样是
互通的,它们各自独立传输信号,因此可以满足更多数据信号的传送需要。
同样采用DIMM,SDRAM的接口与DDR内存的接口也略有不同,SDRAMDIMM为168PinDIMM结构,金手指每面为84Pin,金手指上有两个卡口,用来避免插入插槽时,错误将内存反向插入而导致烧毁;DDRDIMM则采用184PinDIMM结构,金手指每面有92Pin,金手指上只有一个卡口。
卡口数量的不同,是二者最为明显的区别。
DDR2DIMM为240pinDIMM结构,金手指每面有120Pin,与DDRDIMM一样金手指上也只有一个卡口,但是卡口的位置与DDRDIMM稍微有一些不同,因此DDR内存是插不进DDR2DIMM的,同理DDR2内存也是插不进DDRDIMM的,因此在一些同时具有DDRDIMM和DDR2DIMM的主板上,不会出现将内存插错插槽的问题。
23、SIP(singlein-linepackage)
单列直插式封装。
欧洲半导体厂家多采用SIL(singlein-line)这个名称。
引脚从封装一个侧面引
出,排列成一条直线。
当装配到印刷基板上时封装呈侧立状。
引脚中心距通常为2.54mm,引脚数
从2至23,多数为定制产品。
封装的形状各异。
也有的把形状与ZIP相同的封装称为SIP。
24、SMD(surfacemountdevices)
表面贴装器件。
偶而,有的半导体厂家把SOP归为SMD。
25、SOI(smallout-lineI-leadedpackage)
I形引脚小外型封装。
表面贴装型封装之一。
引脚从封装双侧引出向下呈I字形,中心距
1.27mm。
贴装占有面积小于SOP。
日立公司在模拟IC(电机驱动用IC)中采用了此封装。
引脚数26。
26、SOJ(SmallOut-LineJ-LeadedPackage)
J形引脚小外型封装。
表面贴装型封装之一。
引脚从封装两侧引出向下呈J字形,故此得名。
通
常为塑料制品,多数用于DRAM和SRAM等存储器LSI电路,但绝大部分是DRAM。
用SOJ封
装的DRAM器件很多都装配在SIMM上。
引脚中心距1.27mm,引脚数从20至40(见SIMM)。
27、TOpackage
TO型封裝,它的底盘是一块圆型金属板,然后放上一片小玻璃并予加热,使玻璃熔化后把引线固定在孔眼,此孔眼和引线的组合称为头座,于是先在头座上面镀金,则因集成电路切片的底面也是镀金,所以可藉金,锗焊腊予以焊接;焊接时,先将头座预热,使置于其中的焊腊完全熔化,再将电路切片置于焊腊上,经冷却后两者就形成很好的接合。
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