什么是IC封装
IC是集成电路的意思,俗称芯片.封装就是用环氧塑封料(一种塑封)或陶瓷等材料将半导体厂商(比较牛的如台湾的台积电、联电,大陆的中芯国际等)加工出来的IC裸芯片用特定的外形包起来,然后打弯成相应形状的一个过程.
IC的封装是指什么
IC就是集成电路,封装就是指用环氧塑封料(应用最普及)将裸芯片包起来,使之形成一个有固定引线脚数的IC芯片.
芯片封装的主要步骤是什么啊?
板上芯片(Chip On Board, COB)工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点,然后将硅片直接安放在基底表面,热处理至硅片牢固地固定在基底为止,随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。
裸芯片技术主要有两种形式:一种是COB技术,另一种是倒装片技术(Flip Chip)。板上芯片封装(COB),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,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。
COB主要的焊接方法:
(1)热压焊
利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。其原理是通过加热和加压力,使焊区(如AI)发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层,从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的,此外,两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。此技术一般用为玻璃板上芯片COG。
(2)超声焊
超声焊是利用超声波发生器产生的能量,通过换能器在超高频的磁场感应下,迅速伸缩产生弹性振动,使劈刀相应振动,同时在劈刀上施加一定的压力,于是劈刀在这两种力的共同作用下,带动AI丝在被焊区的金属化层如(AI膜)表面迅速摩擦,使AI丝和AI膜表面产生塑性变形,这种形变也破坏了AI层界面的氧化层,使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合,从而形成焊接。主要焊接材料为铝线焊头,一般为楔形。
(3)金丝焊
球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术,因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。而且它操作方便、灵活、焊点牢固(直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为0.07~0.09N/点),又无方向性,焊接速度可高达15点/秒以上。金丝焊也叫热(压)(超)声焊主要键合材料为金(AU)线焊头为球形故为球焊。
COB封装流程
第一步:扩晶。采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张,使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开,便于刺晶。
第二步:背胶。将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上,背上银浆。点银浆。适用于散装LED芯片。采用点胶机将适量的银浆点在PCB印刷线路板上。
第三步:将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中,由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB印刷线路板上。
第四步:将刺好晶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间,待银浆固化后取出(不可久置,不然LED芯片镀层会烤黄,即氧化,给邦定造成困难)。如果有LED芯片邦定,则需要以上几个步骤;如果只有IC芯片邦定则取消以上步骤。
第五步:粘芯片。用点胶机在PCB印刷线路板的IC位置上适量的红胶(或黑胶),再用防静电设备(真空吸笔或子)将IC裸片正确放在红胶或黑胶上。
第六步:烘干。将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间,也可以自然固化(时间较长)。
第七步:邦定(打线)。采用铝丝焊线机将晶片(LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接,即COB的内引线焊接。
第八步:前测。使用专用检测工具(按不同用途的COB有不同的设备,简单的就是高精密度稳压电源)检测COB板,将不合格的板子重新返修。
第九步:点胶。采用点胶机将调配好的AB胶适量地点到邦定好的LED晶粒上,IC则用黑胶封装,然后根据客户要求进行外观封装。
第十步:固化。将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置,根据要求可设定不同的烘干时间。
第十一步:后测。将封装好的PCB印刷线路板再用专用的检测工具进行电气性能测试,区分好坏优劣。
与其它封装技术相比,COB技术价格低廉(仅为同芯片的1/3左右)、节约空间、工艺成熟。但任何新技术在刚出现时都不可能十全十美,COB技术也存在着需要另配焊接机及封装机、有时速度跟不上以及PCB贴片对环境要求更为严格和无法维修等缺点。
某些板上芯片(CoB)的布局可以改善IC信号性能,因为它们去掉了大部分或全部封装,也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而,伴随着这些技术,可能存在一些性能问题。在所有这些设计中,由于有引线框架片或BGA标志,衬底可能不会很好地连接到VCC或地。可能存在的问题包括热膨胀系数(CTE)问题以及不良的衬底连接。
将芯片封装在一个封装体内或其表面上是封装界沿用了多年的一种传统的封装技术。如LPCC、TBGA、SOIC和DIPS等都采用这种封装方法。90年代以来,随着应用领域的大力驱动,封装技术不断取得日新月异的进展。单从封装技术新名词的涌现速度就足以说明封装技术的不断发展。近几年在各种期刊和会议录文章中出现的封装技术缩略词更是层出不穷,令人眼花缭乱,应接不暇。
人们对铜引线框架的特性及其相关的工艺技术并不陌生。采用金线与其它合金(如铜等)的引线键合技术已接近完美的程度。最近几年,引线键合的节距(交错节距)不断减小,已由原来的100μm降至80μm、50μm、35μm,2002年已降至25μm。目前的封装多采用下列两种形式:1种是采用封帽的气密封装;另一种是采用模压化合物或液体密封剂的灌封方式,使最终的封装体能经受住可靠性测试。此外,与PCB的互连采用针式引线,其形状可分为直接鸥翼形成“J”形。三四年以前,制造产品的最终目的通常是最大限度地延长使用寿命。但如今的情况已大不相同了,消费类产品已达到极为丰富的程度。一旦产品出现故障,人们通常采用的方法是弃旧购新,因为购买新产品的价格甚至比维修还要划算。这也足以说明,大部分产品的价格已发生了许多变化。
2 倒装芯片技术的发展
30多年前,“倒装芯片”问世。当时为其冠名为“C4”,即“可控熔塌芯片互连”技术。该技术首先采用铜,然后在芯片与基板之间制作高铅焊球。铜或高铅焊球与基板之间的连接通过易熔焊料来实现。此后不久出现了适用于汽车市场的“封帽上的柔性材料(FOC)”;还有人采用Sn封帽,即蒸发扩展易熔面或E3工艺对C4工艺做了进一步的改进。C4工艺尽管实现起来比较昂贵(包括许可证费用与设备的费用等),但它还是为封装技术提供了许多性能与成本优势。与引线键合工艺不同的是,倒装芯片可以批量完成,因此还是比较划算。
由于新型封装技术和工艺不断以惊人的速度涌现,因此完成具有数千个凸点的芯片设计目前已不存在大的技术障碍小封装技术工程师可以运用新型模拟软件轻易地完成各种电、热、机械与数学模拟。此外,以前一些世界知名公司专为内部使用而设计的专用工具目前已得到广泛应用。为此设计人员完全可以利用这些新工具和新工艺最大限度地提高设计性,最大限度地缩短面市的时间。
无论人们对此抱何种态度,倒装芯片已经开始了一场工艺和封装技术革命,而且由于新材料和新工具的不断涌现使倒装芯片技术经过这么多年的发展以后仍能处于不断的变革之中。为了满足组装工艺和芯片设计不断变化的需求,基片技术领域正在开发新的基板技术,模拟和设计软件也不断更新升级。因此,如何平衡用最新技术设计产品的愿望与以何种适当款式投放产品之间的矛盾就成为一项必须面对的重大挑战。
由于受互连网带宽不断变化以及下面列举的一些其它因素的影响,许多设计人员和公司不得不转向倒装芯片技术。
其它因素包括:
①减小信号电感——40Gbps(与基板的设计有关);
②降低电源/接地电感;
③提高信号的完整性;
④最佳的热、电性能和最高的可靠性;
⑤减少封装的引脚数量;
⑥超出引线键合能力,外围或整个面阵设计的高凸点数量;
⑦当节距接近200μm设计时允许;S片缩小(受焊点限制的芯片);
⑧允许BOAC设计,即在有源电路上进行凸点设计。
然而,由于倒装芯片工艺的固有特点使采用倒装芯片工艺制作的封装并非是全密封的,且还要使用刚性凸点。在这一点上,它与采用引线键合将芯片与基板相连接的方法有所不同。许多早期的C4设计都与芯片(热膨胀系数,即CTE约为2.3-2.8ppm)一起组装在陶瓷基板(CTE为7ppm)上。这种设计通常需要底部填料以确保芯片与基板的可靠连接。底部填充的主要作用是弥补芯片与基板之间在功率与/或热循环期间出现的CTE失配,而不起隔离潮湿的作用。CTE失配有可能造成芯片与基板以不同的速度膨胀和收缩,最终会导致芯片的断裂。
倒装芯片工艺自问世以来一直在微电子封装中得到广泛应用。最近5年由于对提高性能,增加凸点数量和降低成本等方面不断提出新的要求。为了满足这些要求,许多知名大公司已对倒装芯片技术做了许多改进。由于芯片尺寸已经增加,凸点节距已经减小,促进新型基板材料不断问世,芯片凸点制作工艺和底部填充技术不断改善,环保型无铅焊料逐步得到广泛应用,致使互连的选择越来越广泛。
3 新工艺问世
最近几年由于应用领域不断对工艺提出新的要求,世界各国,尤其是美国从事封装技术研究的机构和公司都纷纷推出其新的工艺和技术。这些新的工艺可省去以往那些价格昂贵的基板和工艺步骤,直接在PCB上安装更小的芯片。这些工艺尤其适用于低成本的消费类产品。此外,最近一些公司还开发出一种采用有机基板的新工艺。这种有机基板的最大优势在于它的制造成本。它比陶瓷基板工艺的成本要低得多,而设计的线条却可以达到非常细密的程度。自从有机基板出现以来,为了满足日益缩小的特征尺寸的要求,许多公司已开发出有机基板专用的工具和工艺技术。
可供选择的基板材料十分丰富,包括柔性基板(带状)、叠层基板(FR-4、FR-5、BTTM等)、组合基板(有机组合薄层或叠层上的薄膜介质材料)、氧化铝陶瓷、HiTCETM陶瓷、以及具有BCBTM介质层的玻璃基板等,可谓应有尽有。几年前,如果一个 高速芯片组件所耗的功率较高,凸点在2000个以上,节距为200pm的话,其制造难度与制作成本将会高的难以想像。但就目前的工艺设备与技术能力而言,对同类难度产品的制造与组装成品率都已达到相当高的水平,且制造成本已趋于合理化。推动这些新工艺发展的驱动力是什么呢?其实,与任何新技术相同,推动其发展的动力仍是为了达到生产与样品基板的普及性、基板与组装成本、封装设计要求与可靠性等因素之间的平衡。
4 成本问题
像其它技术一样,倒装芯片技术的制造成本仍然与技术和批量大小密切相关。目前大多数工艺的成本仍然十分高昂,而标准工艺仍受批量生产程度的驱使。此外,可靠性也是需要解决的一个问题。许多公司在进行有机封装时仍在使用针对气密封装的可靠性标准。目前有许多公司正在和JEDEC讨论解决这一问题的办法。近一段时间,各种科技期刊报道了多篇论述这一问题的文章。估计在不远的将来有望出台一套专门适用于有机封装技术的标准。与此同时,供应商与用户也在不断努力,为满足单个用户的特殊要求提供必要的可靠性。过去,IC封装通常需要进行下面一系列的可靠性测试。
①在121℃下进行168个小时的相对湿度压力锅蒸煮试验(RH-PCT);
②在150℃下完成1000小时的高温存储(HTSL)试验;
③在85℃下完成1000小时,85%相对湿度温度-温度偏压试验(RH-THBT);
④在-55℃-+125℃下完成1000个循环。
⑤在130℃下完成超过168小时,85%相对湿度强加速温湿应力试验(RH-HSAT)。
封装与PCB的二级可靠性包括许多项不同的测试。这些测试需要在0℃-100℃下完成300个循环。JEDEC对测试标准和循环的停留时间做了十分详细的规定。
随着有机封装应用领域的不断扩大,可靠性问题将成为该技术面临的主要挑战。其中由潮气吸收引起的分层,以及由封装结构的精细程度和电流密度过高引起的电迁移等问题都必须得到更多的关注。聚酰亚胺是吸潮性能最差的材料之一。尽管目前的一层或两层带状生产都采用这种材料,但它与铜的粘接性能较差,因此有机封装要想取得长足发展必须解决这些问题。
5 失效机理
要充分理解材料在使用过程中出现的失效机理仍需要通过湿气和腐蚀测试,如PCT和HAST等。不过这些测试是否应该用作鉴定失效的基本条件仍有争议。这些问题还有待JEDEC和其它机构的进一步商议。除此之外,封装界还在探讨其它的测试手段。一些公司认为,一理了解了失效的机理就可以取消某些测试标准。
然而,一些特殊应用的产品仍要与许多喷气式飞机部件、医疗部件、卫星、导弹等一起进行温度循环实验。在这类情况下仍需要可靠性更高、寿命更长的倒装芯片封装。因此必须开发一种适合高速大功耗(5—100W)工作的芯片工艺技术。这类芯片的凸点通常在2000-5000个,节距在200μm或以下。尽管有许多公司正在从事这方面的研究,但谁会成为最大的赢家目前尚不明朗。
迄今为止,每个公司都在制订各自的工作目标,因此市场上的工艺技术及支撑产品的种类十分繁杂。主要包括CSP、DCA、COB和FCBGA(倒装
芯片焊球网络阵列)等。
6 选择
倒装芯片的最终结果是一个封装,但它本身是一种工艺而并非封装。可以采用各种不同的方法改变工艺以满足各种不同的应用要求。最基本的步骤包括:制作芯片封装凸点、切片、将芯片倒装在基板或载体上、芯片与基板再流焊、在芯片与基板之间进行底部填充、老化、制作BGA焊球、将最终的封装组装到另一块印制电路板(通常为FR-4)上。
是否选择倒装芯片技术作为最终的封装选择主要取决于基板的选择。通常基板必须符合下列要求:
①芯片的电学要求(电感、电容、电阻、传播延迟、EMI等);
②根据供应商提供的基板设计特点(线条、间隔、通孔尺寸、通孔直径等)进行设计;
③成本要求;
④焊球或焊膏(含铅或无铅)的组份;
⑤热性能要求;
⑥尺寸要求;
⑦应用对封装可靠性的要求;
⑧应用对PCB或二极可靠性的要求。
7 结论
综上所述,在设计或制造中遇到问题时应常与组装伙伴共同商讨对策。因为他们所拥有的模拟软件可以对任何电参数和热特性进行模拟,可最终选出最佳的封装手段;他们的建模能力可满足新型设计的高速要求;他们拥有丰富的经验和可靠的数据,完全可根据设计方案完成产品的生产和制作;他们还拥有对最终产品的测试能力,还可以就材料的选择、热选择、焊料合金和组装结构提出切实可行的建议。
芯片封装技术知多少
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 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。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: 1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便。 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、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装 QFP(Plastic Quad Flat Package)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。 PFP(Plastic Flat Package)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.操作方便,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80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。 三、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 Insertion 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,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。 Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro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(Ball Grid Array Package)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(Plasric BGA)基板:一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中,Pentium II、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,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(TapeBGA)基板:基板为带状软质的1-2层PCB电路板。 5.CDPBGA(Carity Down PBGA)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焊接,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.组装可用共面焊接,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。1987年,日本西铁城(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。1993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i850)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2000年为12亿块,预计2005年市场需求将比2000年有70%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(Chip Size Package)。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-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.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。 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系统,从而出现MCM(Multi Chip Model)多芯片模块系统。 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.系统可靠性大大提高。 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。
半导体封装,半导体封装是什么意思
半导体封装简介:
半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试组成。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(Die),然后将切割好的晶片用胶水贴装到相应的基板(引线框架)架的小岛上,再利用超细的金属(金、锡、铜、铝)导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘(Bond Pad)连接到基板的相应引脚(Lead),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,如后固化(Post Mold Cure)、切筋和成型(Trim&Form)、电镀(Plating)以及打印等工艺。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。典型的封装工艺流程为:划片 装片 键合 塑封 去飞边 电镀 打印 切筋和成型 外观检查 成品测试 包装出货。
1 半导体器件封装概述
电子产品是由半导体器件(集成电路和分立器件)、印刷线路板、导线、整机框架、外壳及显示等部分组成,其中集成电路是用来处理和控制信号,分立器件通常是信号放大,印刷线路板和导线是用来连接信号,整机框架外壳是起支撑和保护作用,显示部分是作为与人沟通的接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分,在电子工业有“工业之米”的美称。
我国在上世纪60年代自行研制和生产了第一台计算机,其占用面积大约为100 m2以上,现在的便携式计算机只有书包大小,而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证,其功劳主要归结于:(1)半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高,使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小;(2)半导体封装技术的提高从而大大地提高了印刷线路板上集成电路的密集度,使得电子产品的体积大幅度地降低。
半导体组装技术(Assembly technology)的提高主要体现在它的封装型式(Package)不断发展。通常所指的组装(Assembly)可定义为:利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate)或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚,并通过可塑性绝缘介质灌封固定,构成整体立体结构的工艺技术。它具有电路连接,物理支撑和保护,外场屏蔽,应力缓冲,散热,尺寸过度和标准化的作用。从三极管时代的插入式封装以及20世纪80年代的表面贴装式封装,发展到现在的模块封装,系统封装等等,前人已经研究出很多封装形式,每一种新封装形式都有可能要用到新材料,新工艺或新设备。
驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。电子市场的最终客户可分为3类:家庭用户、工业用户和国家用户。家庭用户最大的特点是价格便宜而性能要求不高;国家用户要求高性能而价格通常是普通用户的几十倍甚至几千倍,主要用在军事和航天等方面;工业用户通常是价格和性能都介于以上两者之间。低价格要求在原有的基础上降低成本,这样材料用得越少越好,一次性产出越大越好。高性能要求产品寿命长,能耐高低温及高湿度等恶劣环境。半导体生产厂家时时刻刻都想方设法降低成本和提高性能,当然也有其它的因素如环保要求和专利问题迫使他们改变封装型式。
2 封装的作用
封装(Package)对于芯片来说是必须的,也是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功能的作用。封装的主要作用有:
(1)物理保护。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,保护芯片表面以及连接引线等,使相当柔嫩的芯片在电气或热物理等方面免受外力损害及外部环境的影响;同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架或基板的热膨胀系数相匹配,这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片发热而产生的应力,从而可防止芯片损坏失效。基于散热的要求,封装越薄越好,当芯片功耗大于2W时,在封装上需要增加散热片或热沉片,以增强其散热冷却功能;5~1OW时必须采取强制冷却手段。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。
(2)电气连接。封装的尺寸调整(间距变换)功能可由芯片的极细引线间距,调整到实装基板的尺寸间距,从而便于实装操作。例如从以亚微米(目前已达到0.1 3μm以下)为特征尺寸的芯片,到以10μm为单位的芯片焊点,再到以100μm为单位的外部引脚,最后剑以毫米为单位的印刷电路板,都是通过封装米实现的。封装在这里起着由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用,从而可使操作费用及材料费用降低,而且能提高工作效率和可靠性,特别是通过实现布线长度和阻抗配比尽可能地降低连接电阻,寄生电容和电感来保证正确的信号波形和传输速度。
(3)标准规格化。规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量、间距、长度等有标准规格,既便于加工,又便于与印刷电路板相配合,相关的生产线及生产设备都具有通用性。这对于封装用户、电路板厂家、半导体厂家都很方便,而且便于标准化。相比之下,裸芯片实装及倒装目前尚不具备这方面的优势。由于组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印刷电路板(PCB)的设计和制造,对于很多集成电路产品而言,组装技术都是非常关键的一环。
3 封装的分类
半导体(包括集成电路和分立器件)其芯片的封装已经历了好几代的变迁,从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到MCP再到SIP,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。封装(Package)可谓种类繁多,而且每一种封装都有其独特的地方,即它的优点和不足之处,当然其所用的封装材料、封装设备、封装技术根据其需要而有所不同。
集成电路芯片的封装形式有哪些
1 封装
集成电路的封装形式是安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用,同时还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制电路板上的导线与其他器件相连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。封装技术的好坏又直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的印制电路板(PCB)的设计和制造。因此封装形式是至关重要的。
集成电路的封装形式有多种。按照封装外形分,主要有直插式封装、贴片式封装、BOA封装、CSP封装等类型。按照封装材料分,主要有金属封装、塑料封装和陶瓷封装等。常见集成电路的封装形式如表1所示。
表1 常见集成电路的封装形
2 集成电路的引脚识别
集成电路通常有多个引脚,每一个引脚都有其相应的功能。使用集成电路前,必须认真识别集成电路的引脚,确认电源、接地端、输人、输出、控制端等的引脚号,以免因接错而损坏器件。
几种常见的集成电路封装形式及引脚识别如表2所示。
表2 几种常见的集成电路封装形式及引脚识别
集成电路的封装形式有晶体管式封装、扁平封装和直插式封装。集成电路的引脚排列次序有一定规律,一般是从外壳顶部向下看,从左下角按逆时针方向读数,其中第一脚附近一般有参考标志,如缺口、凹坑、斜面、色点等。引脚排列的一般顺序如下。
①缺口。在集成电路的一端有一半圆形或方形的缺口。
②凹坑、色点或金属片。在集成电路一角有凹坑、色点或金属片。
③斜面、切角。在集成电路一角或散热片上有斜面切角。
④无识别标记。在整个集成电路上无任何识别标记,一般可将集成电路型号面对自己,正视型号,从左下向右逆时针依次为1、2、3……
⑤有反向标志“R”的集成电路。某些集成电路型号末尾标有“R”字样,如HA××××A、HA××××AR。若其型号后缀中有一字母R,则表明其引脚顺序为自右向左反向排列。例如,MS115P与M5115PR、HA1339A与HA1339B、HA1366W与HA1366WR等,前者其引脚排列顺序自左向右为正向排列,后者其引脚排列顺序则自右向左为反向排列。
以上两种集成电路的电气性能一样,只是引脚互相相反。
⑥金属圆壳形。此类集成电路的引脚,不同厂家有不同的排列顺序,使用前应查阅有关资料。
⑦三端集成稳压器。一般都无识别标记,各种集成电路有各种不同的引脚。
pcb的芯片封装是什么啊?
问题不清楚啊,PCB是印制电路板,芯片封装是指的集成电路封装,一般集成电路封装作为元件将组装在PCB上形成系统.
什么是cpu的封装?
所谓“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,我们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(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此,对于很多集成电路产品而言,封装技术都是非常关键的一环。
目前采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来,能起着密封和提高芯片电热性能的作用。由于现在处理器芯片的内频越来越高,功能越来越强,引脚数越来越多,封装的外形也不断在改变。封装时主要考虑的因素:
芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近1:1
引脚要尽量短以减少延迟,引脚间的距离尽量远,以保证互不干扰,提高性能
基于散热的要求,封装越薄越好
作为计算机的重要组成部分,CPU的性能直接影响计算机的整体性能。而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术,采用不同封装技术的CPU,在性能上存在较大差距。只有高品质的封装技术才能生产出完美的CPU产品。
CPU芯片的主要封装技术:
DIP技术
QFP技术
PFP技术
PGA技术
BGA技术
目前较为常见的封装形式:
OPGA封装
mPGA封装
CPGA封装
FC-PGA封装
FC-PGA2封装
OOI 封装
PPGA封装
S.E.C.C.封装
S.E.C.C.2 封装
S.E.P.封装
PLGA封装
CuPGA封装
各类封装详细解释:
DIP封装
DIP封装(Dual In-line Package),也叫双列直插式封装技术,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均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过 100。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,以免损坏管脚。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封装具有以下特点:
1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便。
2.芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大。
最早的4004、8008、8086、8088等CPU都采用了DIP封装,通过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上。
QFP封装
这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术(Plastic Quad Flat Pockage),该技术实现的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。该技术封装CPU时操作方便,可靠性高;而且其封装外形尺寸较小,寄生参数减小,适合高频应用;该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。
QFP封装
半导体ic封装具体详细介绍下,谢谢!大神出来吧
1、 SOP/SOIC封装
SOP是英文Small Outline Package 的缩写,即小外形封装。SOP封装技术由1968~1969年菲利浦公司开发成功,以后逐渐派生出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。
2、 DIP封装
DIP是英文 Double In-line Package的缩写,即双列直插式封装。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。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。
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3、 PLCC封装
PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier 的缩写,即塑封J引线芯片封装。PLCC封装方式,外形呈正方形,32脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。
4、 TQFP封装
TQFP是英文thin quad flat package的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装(TQFP)工艺能有效利用空间,从而降低对印刷电路板空间大小的要求。由于缩小了高度和体积,这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用,如 PCMCIA 卡和网络器件。几乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有 TQFP 封装。
5、 PQFP封装
PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的缩写,即塑封四角扁平封装。PQFP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。
6、 TSOP封装
TSOP是英文Thin Small Outline Package的缩写,即薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚, TSOP适合用SMT技术(表面安装技术)在PCB(印制电路板)上安装布线。TSOP封装外形尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动) 减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。
7、 BGA封装
BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写,即球栅阵列封装。20世纪90年代随着技术的进步,芯片集成度不断提高,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要,BGA封装开始被应用于生产。
采用BGA技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍,BGA与TSOP相比,具有更小的体积,更好的散热性能和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下,体积只有TSOP封装的三分之一;另外,与传统TSOP封装方式相比,BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。
BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。
说到BGA封装就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术,TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array(小型球栅阵列封装),属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于1998年8月开发成功的,其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍,与TSOP封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。
采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而TinyBGA则是由芯片中心方向引
芯片封装,急!!!!!!!!!!!!
芯片封装技术就是将内存芯片包裹起来,以避免芯片与外界接触,防止外界对芯片的损害的一种工艺技术。空气中的杂质和不良气体,乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。 随着光电、微电制造工艺技术的飞速发展,电子产品始终在朝着更小、更轻、更便宜的方向发展,因此芯片元件的封装形式也不断得到改进。芯片的封装技术多种多样,有DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、CSP等等,种类不下三十种,经历了从DIP、TSOP到BGA的发展历程。芯片的封装技术已经历了几代的变革,性能日益先进,芯片面积与封装面积之比越来越接近,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,以及引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便。DIP封装 TSOP封装 BGA封装 CSP封装。