對(duì)芯片封裝類型的認(rèn)識(shí)

芯片封裝，簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)講就是把制造廠生產(chǎn)出來(lái)的集成電路裸片放到一塊起承載作用的基板上，再把管腳引出來(lái)，然后固定包裝成為一個(gè)整體。它可以起到保護(hù)芯片的作用，相當(dāng)于是芯片的外殼，不僅能固定、密封芯片，還能增強(qiáng)其電熱性能。所以，封裝對(duì) CPU 和其他大規(guī)模集成電路起著非常重要的作用。

介紹一下幾種常見的芯片封裝類型。

DIP 雙列直插式

DIP 是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過(guò) 100 個(gè)。采用 DIP 封裝的 CPU 芯片有兩排引腳，需要插入到具有 DIP 結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接。DIP 封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞引腳。

DIP 封裝結(jié)構(gòu)形式有多層陶瓷雙列直插式 DIP，單層陶瓷雙列直插式 DIP，引線框架式 DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封結(jié)構(gòu)式，陶瓷低熔玻璃封裝式）等。

DIP 是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯 IC，存儲(chǔ)器和微機(jī)電路等。

特點(diǎn)：

適合在 PCB（印刷電路板）上穿孔焊接，操作方便。

芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。

最早的 4004、8008、8086、8088 等 CPU 都采用了 DIP 封裝，通過(guò)其上的兩排引腳可插到主板上的插槽或焊接在主板上。

在內(nèi)存顆粒直接插在主板上的時(shí)代，DIP 封裝形式曾經(jīng)十分流行。DIP 還有一種派生方式 SDIP（Shrink DIP，緊縮雙入線封裝），它比 DIP 的針腳密度要高六倍。

現(xiàn)狀：

但是由于其封裝面積和厚度都比較大，而且引腳在插拔過(guò)程中很容易被損壞，可靠性較差。同時(shí)這種封裝方式由于受工藝的影響，引腳一般都不超過(guò) 100 個(gè)。隨著 CPU 內(nèi)部的高度集成化，DIP 封裝很快退出了歷史舞臺(tái)。只有在老的 VGA/SVGA 顯卡或 BIOS 芯片上可以看到它們的“足跡”。

PQFP/PFP 封裝

PQFP 封裝的芯片四周均有引腳，引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笮图呻娐范疾捎眠@種封裝形式，其引腳數(shù)一般在 100 個(gè)以上。

用這種形式封裝的芯片必須采用 SMT（表面組裝技術(shù)）將芯片與主板焊接起來(lái)。采用 SMT 安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)。將芯片各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。

PFP 方式封裝的芯片與 PQFP 方式基本相同。唯一的區(qū)別是 PQFP 一般為正方形，而 PFP 既可以是正方形，也可以是長(zhǎng)方形。

特點(diǎn)：

PQFP 封裝適用于 SMT 表面安裝技術(shù)在 PCB 上安裝布線，適合高頻使用，它具有操作方便、可靠性高、工藝成熟、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)狀：

PQFP 封裝的缺點(diǎn)也很明顯，由于芯片邊長(zhǎng)有限，使得 PQFP 封裝方式的引腳數(shù)量無(wú)法增加，從而限制了圖形加速芯片的發(fā)展。平行針腳也是阻礙 PQFP 封裝繼續(xù)發(fā)展的絆腳石，由于平行針腳在傳輸高頻信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電容，進(jìn)而產(chǎn)生高頻的噪聲信號(hào)，再加上長(zhǎng)長(zhǎng)的針腳很容易吸收這種干擾噪音，就如同收音機(jī)的天線一樣，幾百根“天線”之間互相干擾，使得 PQFP 封裝的芯片很難工作在較高頻率下。

此外，PQFP 封裝的芯片面積 / 封裝面積比過(guò)小，也限制了 PQFP 封裝的發(fā)展。90 年代后期，隨著 BGA 技術(shù)的不斷成熟，PQFP 終于被市場(chǎng)淘汰。

PGA（插針網(wǎng)格陣列）封裝

PGA 封裝的芯片內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列，根據(jù)管腳數(shù)目的多少，可以圍成 2～5 圈。安裝時(shí)，將芯片插入專門的 PGA 插座。為了使得 CPU 能夠更方便的安裝和拆卸，從 486 芯片開始，出現(xiàn)了一種 ZIF CPU 插座，專門用來(lái)滿足 PGA 封裝的 CPU 在安裝和拆卸上的要求。該技術(shù)一般用于插拔操作比較頻繁的場(chǎng)合之下。

特點(diǎn)：

⒈插拔操作更方便，可靠性高。

⒉可適應(yīng)更高的頻率。

BGA（球柵陣列）封裝

隨著集成技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)備的改進(jìn)和深亞微米技術(shù)的使用，LSI、VLSI、ULSI 相繼出現(xiàn)，硅單芯片集成度不斷提高，對(duì)集成電路封裝要求更加嚴(yán)格，I/O 引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，當(dāng) IC 的頻率超過(guò) 100MHZ 時(shí)，傳統(tǒng)封裝方式可能會(huì)產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象，而且當(dāng) IC 的管腳數(shù)大于 208 Pin 時(shí)，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝品種基礎(chǔ)上，又增添了新的品種——球柵陣列封裝，簡(jiǎn)稱 BGA。

BGA 封裝的 I/O 端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面。

特點(diǎn)：

1.I/O 引腳數(shù)雖然增多，但引腳間距遠(yuǎn)大于 QFP，從而提高了組裝成品率。

2. 雖然它的功耗增加，但 BGA 能用可控塌陷芯片法焊接，簡(jiǎn)稱 C4 焊接，從而可以改善它的電熱性能。

3. 厚度比 QFP 減少 1/2 以上，重量減輕 3/4 以上。

4. 寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸延遲小，使用頻率大大提高。

5. 組裝可用共面焊接，可靠性高。

6.BGA 封裝仍與 QFP、PGA 一樣，占用基板面積過(guò)大。

QFP（方型扁平式）封裝

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的 CPU 芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在 100 以上。

特點(diǎn)：

1. 適用于 SMD 表面安裝技術(shù)在 PCB 電路板上安裝布線。

2. 適合高頻使用。

3. 操作方便，可靠性高。

4. 芯片面積與封裝面積之間的比值較小。

QFN 封裝類型

QFN 是一種無(wú)引線四方扁平封裝，是具有外設(shè)終端墊以及一個(gè)用于機(jī)械和熱量完整性暴露的芯片墊的無(wú)鉛封裝。

該封裝可為正方形或長(zhǎng)方形。封裝四側(cè)配置有電極觸點(diǎn)，由于無(wú)引腳，貼裝占有面積比 QFP 小，高度 比 QFP 低。

特點(diǎn)：

1. 表面貼裝封裝，無(wú)引腳設(shè)計(jì)。

2. 無(wú)引腳焊盤設(shè)計(jì)占有更小的 PCB 面積。

3. 組件非常?。ā?mm），可滿足對(duì)空間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用。

4. 非常低的阻抗、自感，可滿足高速或者微波的應(yīng)用。

5. 具有優(yōu)異的熱性能，主要是因?yàn)榈撞坑写竺娣e散熱焊盤。

6. 重量輕，適合便攜式應(yīng)用。

QFN 封裝的小外形特點(diǎn)，可用于筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、移動(dòng)電話和 MP3 等便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品。從市場(chǎng)的角度而言，QFN 封裝越來(lái)越多地受到用戶的關(guān)注，考慮到成本、體積各方面的因素，QFN 封裝將會(huì)是未來(lái)幾年的一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)，發(fā)展前景極為樂(lè)觀。

LCC 封裝

LCC 封裝的形式是為了針對(duì)無(wú)針腳芯片封裝設(shè)計(jì)的，這種封裝采用貼片式封裝，它的引腳在芯片邊緣地步向內(nèi)彎曲，緊貼芯片，減小了安裝體積。但是這種芯片的缺點(diǎn)是使用時(shí)調(diào)試和焊接都非常麻煩，一般設(shè)計(jì)時(shí)都不直接焊接到印制線路板上，而是使用 PGA 封裝的結(jié)構(gòu)的引腳轉(zhuǎn)換座焊接到印制線路板上，再將 LCC 封裝的芯片安裝到引腳轉(zhuǎn)換座的 LCC 結(jié)構(gòu)形式的安裝槽中，這樣的芯片就可隨時(shí)拆卸，便于調(diào)試。

COB 封裝

COB 封裝全稱板上芯片封裝，是為了解決 LED 散熱問(wèn)題的一種技術(shù)。相比直插式和 SMT 其特點(diǎn)是節(jié)約空間、簡(jiǎn)化封裝作業(yè)，具有高效的熱管理方式。

COB 封裝是將裸芯片用導(dǎo)電或非導(dǎo)電膠粘附在互連基板上，然后進(jìn)行引線鍵合實(shí)現(xiàn)其電氣連接。如果裸芯片直接暴露在空氣中，易受污染或人為損壞，影響或破壞芯片功能，于是就用膠把芯片和鍵合引線包封起來(lái)。

SO 類型封裝

SO 類型封裝包含有：SOP（小外形封裝）、TOSP（薄小外形封裝）、SSOP （縮小型 SOP）、VSOP（甚小外形封裝）、SOIC（小外形集成電路封裝）等類似于 QFP 形式的封裝，只是只有兩邊有管腳的芯片封裝形式，該類型的封裝是表面貼裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出呈“ L” 字形。

該類型的封裝的典型特點(diǎn)就是在封裝芯片的周圍做出很多引腳，封裝操作方便，可靠性比較高，是目前的主流封裝方式之一，目前比較常見的是應(yīng)用于一些存儲(chǔ)器類型的 IC。

SIP 封裝

SIP 封裝是將多種功能芯片，包括處理器、存儲(chǔ)器等功能芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整的功能。與 SOC 相對(duì)應(yīng)。不同的是系統(tǒng)級(jí)封裝是采用不同芯片進(jìn)行并排或疊加的封裝方式，而 SOC 則是高度集成的芯片產(chǎn)品。從封裝發(fā)展的角度來(lái)看，SIP 是 SOC 封裝實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

SiP 的應(yīng)用非常廣泛，主要包括：無(wú)線通訊、汽車電子、醫(yī)療電子、計(jì)算機(jī)、軍用電子等。

3D 封裝

3D 晶圓級(jí)封裝，包括 CIS 發(fā)射器、MEMS 封裝、標(biāo)準(zhǔn)器件封裝。是指在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個(gè)封裝體內(nèi)于垂直方向疊放兩個(gè)以上芯片的封裝技術(shù)，它起源于快閃存儲(chǔ)器（NOR/NAND）及 SDRAM 的疊層封裝。

3D 封裝主要特點(diǎn)包括：多功能、高效能；大容量高密度，單位體積上的功能及應(yīng)用成倍提升以及低成本。

分類：

一：封裝趨勢(shì)是疊層封（PoP）；低產(chǎn)率芯片似乎傾向于 PoP。

二：多芯片封裝（MCP）方法，而高密度和高性能的芯片則傾向于 MCP。

三：以系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)為主，其中邏輯器件和存儲(chǔ)器件都以各自的工藝制造，然后在一個(gè) SiP 封裝內(nèi)結(jié)合在一起。

目前的大多數(shù)閃存都采用多芯片封裝（MCP，Multichip Package），這種封裝，通常把 ROM 和 RAM 封裝在一塊兒。多芯封裝（MCP）技術(shù)是在高密度多層互連基板上，采用微焊接、封裝工藝將構(gòu)成電子電路的各種微型元器件（裸芯片及片式元器件）組裝起來(lái)，形成高密度、高性能、高可靠性的微電子產(chǎn)品（包括組件、部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)）。
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