常见芯片封装有哪几种?

常见芯片封装有哪几种?
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常见芯片封装有哪几种?
常见芯片封装2010年01月11日 星期一 下午 02:42 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.
芯片封装分类
1,按芯片的装载方式;
裸芯片在装载时,它的有电极的一面可以朝上也可以朝下,因此,芯片就有正装片和倒装片之分,布线面朝上为正装片,反之为倒装片.
另外,裸芯片在装载时,它们的电气连接方式亦有所不同,有的采用有引线键合方式,有的则采用无引线键合方式
2,按芯片的基板类型;
基板的作用是搭载和固定裸芯片,同时兼有绝缘,导热,隔离及保护作用.它是芯片内外电路连接的桥梁.从材料上看,基板有有机和无机之分,从结构上看,基板有单层的,双层的,多层的和复合的.
3,按芯片的封接或封装方式；
裸芯片裸芯片及其电极和引线的封装或封接方式可以分为两类,即气密性封装和树脂封装,而气密性封装中,根据封装材料的不同又可分为:金属封装,陶瓷封装和玻璃封装三种类型.
前三类属一级封装的范畴,涉及裸芯片及其电极和引线的封装或封接,
4,按芯片的外型结构;
按芯片的外型,结构分大致有DIP,SIP,ZIP,S-DIP,SK-DIP,PGA, 其中前6种属引脚插入型
SOP,MSP,QFP,SVP,LCCC,PLCC,SOJ,BGA,CSP, , ,随后的9种为表面贴装型：
DIP:双列直插式封装.顾名思义,该类型的引脚在芯片两侧排列,是插入式封装中最常见的一种,引脚节距为2.54 mm,电气性能优良,又有利于散热,可制成大功率器件.
SIP:单列直插式封装.该类型的引脚在芯片单侧排列,引脚节距等特征与DIP基本相同.ZIP:Z型引脚直插式封装.该类型的引脚也在芯片单侧排列,只是引脚比SIP粗短些,节距等特征也与DIP基本相同.
S-DIP:收缩双列直插式封装.该类型的引脚在芯片两侧排列,引脚节距为1.778 mm,芯片集成度高于DIP.
SK-DIP:窄型双列直插式封装.除了芯片的宽度是DIP的1/2以外,其它特征与DIP相同.PGA:针栅阵列插入式封装.封装底面垂直阵列布置引脚插脚,如同针栅.插脚节距为2.54 mm或1.27mm,插脚数可多达数百脚.用于高速的且大规模和超大规模集成电路.
SOP:小外型封装.表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,字母L状.引脚节距为1.27mm.
MSP:微方型封装.表面贴装型封装的一种,又叫QFI等,引脚端子从封装的四个侧面引出,呈I字形向下方延伸,没有向外突出的部分,实装占用面积小,引脚节距为1.27mm.
QFP:四方扁平封装.表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,呈L字形,引脚节距为1.0mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm,0.4mm,0.3mm,引脚可达300脚以上.
SVP:表面安装型垂直封装.表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的一个侧面引出,引脚在中间部位弯成直角,弯曲引脚的端部与PCB键合,为垂直安装的封装.实装占有面积很小.引脚节距为0.65mm,0.5mm .
LCCC:无引线陶瓷封装载体.在陶瓷基板的四个侧面都设有电极焊盘而无引脚的表面贴装型封装.用于高速,高频集成电路封装.
PLCC:无引线塑料封装载体.一种塑料封装的LCC.也用于高速,高频集成电路封装.
SOJ:小外形J引脚封装.表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的两个侧面引出,呈J字形,引脚节距为1.27mm.
BGA:球栅阵列封装.表面贴装型封装的一种,在PCB的背面布置二维阵列的球形端子,而不采用针脚引脚.焊球的节距通常为1.5mm,1.0mm,0.8mm,与PGA相比,不会出现针脚变形问题.
CSP:芯片级封装.一种超小型表面贴装型封装,其引脚也是球形端子,节距为0.8mm,0.65mm,0.5mm等.
TCP等,最后一种是TAB型
TCP:带载封装.在形成布线的绝缘带上搭载裸芯片,并与布线相连接的封装.与其他表面贴装型封装相比,芯片更薄,引脚节距更小,达0.25mm,而引脚数可达500针以上.
5,按芯片的封装材料
按芯片的封装材料分有金属封装,陶瓷封装,金属-陶瓷封装,塑料封装.
金属封装:金属材料可以冲,压,因此有封装精度高,尺寸严格,便于大量生产,价格低廉等优点.
陶瓷封装:陶瓷材料的电气性能优良,适用于高密度封装.
金属-陶瓷封装:兼有金属封装和陶瓷封装的优点.
塑料封装:塑料的可塑性强,成本低廉,工艺简单,适合大批量生产.
后二类属二级封装的范畴,对PCB设计大有用处,