芯片封装基础知识 (芯片封装原理)

我们经常听说某某芯片采用什么什么的封装方式，在我们的电脑中，存在着各种各样不同处理芯片，那么，它们又是是采用何种封装形式呢？并且这些封装形式又有什么样的技术特点以及优越性呢？那么就请看看下面的这篇文章，将为你介绍个中芯片封装形式的特点和优点。一、DIP双列直插式封装

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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个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要*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*。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：1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔*，*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、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装

QFP（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*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*。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QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。QFP/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.*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、和某些主板采用这种封装形式。三、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*专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从芯片开始，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*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。PGA封装具有以下特点：1.插拔*作更方便，可靠性高。2.可适应更高的频率。Intel系列CPU中，和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式。四、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MHz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(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。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）。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*，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*，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。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。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i）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，其全球市场规模在年为亿块，预计年市场需求将比年有%以上幅度的增长。五、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。CSP封装又可分为四类：1.LeadFrameType(传统导线架形式)，代表厂商有*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、*通、三菱电子等。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）、监听网络WLAN／GigabitEthemet、ADSL／定位器芯片、蓝芽（Bluetooth）等新兴产品中。六、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*，从而出现MCM(MultiChipModel)多芯片模块*。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.*可靠性大大提高。结束语总之，由于CPU和其他超大型集成电路在不断发展，集成电路的封装形式也不断作出相应的调整变化，而封装形式的进步又将反过来促进芯片技术向前发展。