主流的半导体封装形式有哪些?

传感器技术 2019-04-16


半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。封装技术是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例,实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌,而是CPU内核等元件经过封装后的产品。封装技术对于芯片来说是必须的,也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB的设计和制造,因此它是至关重要的。


半导体封装过程为来自晶圆前道工艺的晶圆通过划片工艺后被切割为小的晶片,然后将切割好的晶片用胶水贴装到相应的基板架的小岛上,再利用超细的金属导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘连接到基板的相应引脚,并构成所要求的电路;然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护,塑封之后还要进行一系列操作,封装完成后进行成品测试,通常经过入检Incoming、测试Test和包装Packing等工序,最后入库出货。


主流的封装形式


一、DIP双列直插式封装:


DIP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。DIP封装具有以下特点,适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便;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。


二、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”现象,而且当IC的管脚数大于208 Pin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。BGA封装具有以下特点,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;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;信号传输延迟小,适应频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性大大提高。


三、QFP封装:


QFP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。


四、PGA插针网格阵列封装:


PGA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。


文章来源:OFweek电子工程

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