芯片封装类型与图鉴

1、.一 TO 晶体管外形封装二 DIP 双列直插式封装DIP(DualIn line Package)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。封装材料有 塑料和陶瓷两种。采用 DIP 封装的 CPU芯片有两排引脚， 使用时，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 封装结构形式有： 多层陶瓷双列直插式 DIP，单层陶瓷双列直插式 DIP，引线框架式 DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式）等。DIP 封装具有以下 特

2、点：1.适合在 PCB (印刷电路板 ) 上穿孔焊接，操作方便。2.比 TO型封装易于对 PCB布线。3.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。以采用40 根 I/O 引脚塑料双列直插式封装 (PDIP) 的 CPU为例，其芯片面积 / 封装面积=(3×3)/(15.24 ×50)=1:86 ，离 1 相差很远。（ PS:衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比， 这个比值越接近1 越好。如果封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。）用途： 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

3、电路等。Intel 公司早期 CPU，如 8086、80286 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。PS.以下三 六使用的是 SMT封装工艺（表面组装技术） ，欲知详情，请移步此处 。三 QFP 方型扁平式封装.QFP(Plastic Quad Flat Pockage)技术实现的 CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100 以上。基材有陶瓷、金属和塑料三种。引脚中心距有 1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、 0.3mm等多种规格。LQFP也就是薄型 QFP（Lo

4、w-profile QuadFlat Package）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。其特点是：1. 用 SMT表面安装技术在 PCB上安装布线。2. 封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用。以 0.5mm焊区中心距、 208 根 I/O 引脚 QFP封装的 CPU为例，如果外形尺寸为 28mm×28mm，芯片尺寸为10mm×10mm，则芯片面积 / 封装面积 =(10×10)/(28 ×28)=1:7.8 ，由此可见 QFP封装比 DIP 封装的尺寸大大减小。3. 封装 CPU操

5、作方便、可靠性高。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(见右图 ) ；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。用途：QFP不仅用于微处理器（ Intel 公司的 80386 处理器就采用塑料四边引出扁平封装），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。四 SOP 小尺寸封装.SOP器件又称为 SOIC(Small Outline Integra

6、ted Circuit) ，是 DIP 的缩小形式，引线中心距为 1.27mm，材料有 塑料和陶瓷两种。 SOP也叫 SOL和 DFP。 SOP封装标准有 SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等等， SOP后面的数字表示引脚数，业界往往把“ P”省略，叫 SO（Small Out-Line ）。还派生出 SOJ（J 型引脚小外形封装）、 TSOP（薄小外形封装）、 VSOP（甚小外形封装）、 SSOP（缩小型 SOP）、TSSOP（薄的缩小型 SOP）及 SOT（小外形晶体管）、 SOIC（小外形集成电路）等。五 PLCC塑封有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded

7、 Chip Carrier)，引线中心距为1.27mm，引线呈 J 形，向器件下方弯曲，有矩形、方形两种。PLCC器件特点：1. 组装面积小，引线强度高，不易变形。2. 多根引线保证了良好的共面性，使焊点的一致性得以改善。3. 因 J 形引线向下弯曲，检修有些不便。用途：现在大部分主板的BIOS都是采用的这种封装形式。六 LCCC无引线陶瓷芯片载体.LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)其电极中心距有1.0mm、1.27mm两种。通常电极数目为18156 个。特点：1. 寄生参数小，噪声、延时特性明显改善。2. 应力小，焊点易开裂。用途：用于高速，高频集成电路封

8、装。主要用于军用电路。七 PGA 插针网格阵列封装PGA(Pin Grid Array Package) 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(Zero Inser tion Force Socket)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

9、，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。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。实例：Intel 系列 C PU中， 80486 和 Pentium、Pentium Pro 均采用这种封装形式。八 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

10、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(Ball Grid Array P ackage)封装技术。用途： 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（ Plasric BGA ）基板：PBGA是最普遍的 BGA封装类型，其载体为普通的印制板基材，如FR4 等。硅片通过金属丝压焊方式连到载体的上表面，然后塑料模压成型。有些 PBGA封装结构中带有空腔， 称热增强型 BGA，简

11、称 EBGA。下表面为呈部分或完全分布的共晶组份 (37Pb63Sn)的焊球阵列，焊球间距通常为 1.0mm、1.27mm、1.5mm。PBGA有以下特点：其载体与 PCB材料相同，故组装过程二者的热膨胀系数TCE(ThermalCoefficient Of Expansion)几乎相同，即热匹配性良好。组装成本低。共面性较好。易批量组装。电性能良好。Intel系列 CPU中， Pentium II、 I II、 IV 处理器均采用这种封装形式。2.CBGA（ Ceramic BGA）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。硅片

12、采用金属丝压焊方式或采用硅片线路面朝下，以倒装片方式实现与载体的互联，然后用填充物包封，起到保护作用。陶瓷载体下表面是 90Pb 10Sn 的共晶焊球阵列，焊球间距常为 1.0mm和 1.27mm。CBGA具有如下 特点：优良的电性能和热特性。密封性较好。封装可靠性高。共面性好。封装密度高。因以陶瓷作载体，对湿气不敏感。封装成本较高。组装过程热匹配性能差，组装工艺要求较高。Intel系列 CPU中，Pentium I 、II 、Pentium Pro 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（ Tape BGA）基板： 基板为带状

13、软质的1-2 层 PCB电路板。载带球栅阵列 TBGA是载带自动键合 TAB(Tape Automated Bonding) 技术的延伸。TBGA的载体为铜聚酰亚胺铜的双金属层带 ( 载带 ) 。载体上表面分布的铜导线起传输作用， 下表面的铜层作地线。 硅片与载体实现互连后， 将硅片包 封起到保护作用。载体上的过孔实现上下表面的导通， 利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形成焊球阵列。焊球间距有 1.0mm、1.27mm、1.5mm几种。TBGA有以下特点：封装轻、小。电性能良。组装过程中热匹配性好。潮气对其性能有影响。.5.CDPBGA（Carity Do wn PBGA ）基板：指封装中央有

14、方型低陷的芯片区（又称空腔区）。综上， 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（ C4），从而可以改善电热性能。3. 厚度比 QFP减少 l/2 以上，重量减轻 3/4 以上。4. 寄生参数减小，信号传输延迟小，适应频率大大提高。5. 组装可用共面焊接，可靠性大大提高。6.BGA封装仍与 QFP、 PGA一样，占用基板面积过大。九 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(Chip Size P ackage) 。

15、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.Lead Frame Type( 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.Rigid Interposer Type( 硬质内插板型 ) ，代表厂商有摩托罗拉、 索尼、东芝、松下等等。3. Flexible Interposer Type( 软质内插板型 ) ，其中最有名的是 Tessera 公司的 microBGA，CTS的 sim-B

16、GA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气 （ GE）和 NEC。4.Wafer Level Package(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。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。十 MCM多芯片模型贴装曾有人想，当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时， 能否将高集成度、 高性能、高可靠的 CSP芯片（用 LSI 或 IC ）和专用集成电路芯片（ AS1C）在高密度多层互联基板上用表面安装技术（ SMT）组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件 MCM（Multi