什么是IC封裝？

導(dǎo)讀

集成電路封裝是一種保護(hù)半導(dǎo)體元件免受外部物理?yè)p壞或腐蝕的方法，通過(guò)將它們包裹在陶瓷或塑料制成的封裝材料中。有許多不同類(lèi)型的集成電路，遵循不同的電路設(shè)計(jì)和外殼需求。這轉(zhuǎn)化為不同類(lèi)型的IC封裝設(shè)計(jì)和不同的分類(lèi)方式?，F(xiàn)代IC封裝設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)功能密度、異構(gòu)集成和硅縮放的良好途徑。此外，它們是減少許多電子應(yīng)用的一般封裝尺寸的理想選擇，這些應(yīng)用具有增強(qiáng)的設(shè)備功能和硅產(chǎn)量彈性。

1、什么是集成電路封裝？

IC封裝是集成電路封裝的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是包含半導(dǎo)體器件的元件或材料。這意味著封裝封裝或包圍電路設(shè)備，并在這樣做，保護(hù)它免受物理?yè)p壞或腐蝕。

塑料或陶瓷是集成電路封裝常用的材料，因?yàn)樗鼈兙哂懈玫膶?dǎo)電性。這個(gè)特性是至關(guān)重要的，因?yàn)镮C封裝也有助于安裝連接到電子設(shè)備的印刷電路板(PCB)的電觸點(diǎn)。IC上的連接組織以及如何使用標(biāo)準(zhǔn)IC封裝進(jìn)行布局必須與特定IC的用例和應(yīng)用相一致。

集成電路封裝是半導(dǎo)體器件制造的最后一個(gè)階段，之后集成電路被送去測(cè)試，以確定它是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。［1］

2、IC封裝為什么重要?

集成電路通常很脆弱，沒(méi)有連接器或引腳連接到電路板上。通過(guò)引入電路封裝，芯片載體將用于保護(hù)集成電路的精致結(jié)構(gòu)，并提供引腳連接器。上述保護(hù)是可能的，因?yàn)榘b可以由塑料，玻璃，金屬或陶瓷材料制成，提供物理屏障，防止外部沖擊和腐蝕。集成電路封裝還具有用于器件的熱調(diào)節(jié)的附加好處。

此外，封裝由單獨(dú)的部件組成，這些部件促進(jìn)集成電路的總體性能并確?？煽啃?。引線通常由銅和薄鍍錫制成，并與更細(xì)的電線連接到封裝上。這些對(duì)于在引線和集成電路之間建立牢固的連接是有用的。在此之后，引線與半導(dǎo)體芯片上的導(dǎo)電墊粘合，然后通過(guò)焊接連接到封裝外部的PCB上。即使是分立的部件，如電容器、晶體管或二極管，也有廣泛的小引腳計(jì)數(shù)封裝。[2]

3、IC封裝類(lèi)型

有許多IC封裝和不同的分類(lèi)方法。關(guān)于IC封裝，通常會(huì)遇到DIP、SIP、SOP、SOP、TSOP、 MSOP、QSOP、SOIC、QFP、TQFP、BGA等技術(shù)縮寫(xiě)術(shù)語(yǔ)。這些都是不同IC封裝的名稱(chēng)，它們可以以不同的方式分類(lèi)。

IC封裝類(lèi)型可以通過(guò)其安裝方式來(lái)區(qū)分，因?yàn)樗鼈兎譃閮纱箢?lèi)，即通孔和表面貼裝技術(shù)(SMT)。通孔封裝的引線通過(guò)PCB上的孔插入，然后焊接，而表面安裝封裝的組件直接安裝在電路板的外部。表面貼裝封裝元件稱(chēng)為表面貼裝器件(SMD)。

另一種對(duì)IC封裝進(jìn)行分類(lèi)的方法是根據(jù)它們的引腳布局。集成電路通常是線性的、方形的或矩形的，因此引腳的布局可以是線性的，在兩個(gè)平行的方向上，在四面，或在矩陣形式。進(jìn)一步的分類(lèi)可以通過(guò)引腳或端子形狀來(lái)完成。形狀可以是線形、l形、j形、針形、相互折疊、膠帶/薄膜等。最后，IC封裝可以通過(guò)終端或引腳數(shù)來(lái)區(qū)分。有兩個(gè)端子、三個(gè)端子、四個(gè)端子、五個(gè)端子、六個(gè)端子和六個(gè)以上端子的包裝。端子尺寸也可以作為類(lèi)似封裝類(lèi)型的區(qū)分因素。［3］

4、芯片載體

芯片載體是集成電路的一種SMT封裝。芯片載體也被稱(chēng)為芯片容器或芯片封裝，它允許將半導(dǎo)體芯片插入或焊接到印刷電路板(PCB)上，同時(shí)保護(hù)易碎的組件。芯片載體可以通過(guò)插入、焊接或用彈簧固定的方式連接到電路板上，這取決于它的設(shè)計(jì)。

帶插頭的載體，也稱(chēng)為插座安裝，有j形金屬引腳，或引線，可用于通過(guò)焊接或插座在電路板上連接。當(dāng)載體直接焊接到電路板上時(shí)，它被稱(chēng)為表面安裝。

在焊接或銷(xiāo)釘?shù)牧?huì)損壞脆弱部件的情況下，介紹了彈簧安裝方法。它通常是通過(guò)在組件將連接的區(qū)域安裝一個(gè)彈簧機(jī)構(gòu)來(lái)完成的，然后將彈簧小心地推到足夠的側(cè)面以鎖定部件。芯片載體也可以是無(wú)鉛的，用金屬襯墊連接。當(dāng)引線延伸到封裝之外時(shí)，它被稱(chēng)為扁平封裝。

有幾種不同類(lèi)型的芯片載體，由各種各樣的材料制成，如陶瓷、硅樹(shù)脂、金屬和塑料。芯片載體通常是方形或矩形的，并且在封裝的四面都進(jìn)行連接。它們也有不同的尺寸和厚度。[4]

晶片載波封裝的類(lèi)型通常用首字母縮寫(xiě)表示，它們包括：

• BCC：Bump芯片載體
• CLCC：陶瓷無(wú)鉛芯片載體
• LCC：導(dǎo)聯(lián)芯片載體
• LCCC：含鉛陶瓷芯片載體
• DLCC：雙無(wú)鉛芯片載體
• PLCC：塑料導(dǎo)向的芯片載體
• POP：疊層封裝技術(shù)

5 、通孔封裝通孔封裝組件的引腳穿過(guò)電路板的一側(cè)，并焊接到電路板另一側(cè)的焊盤(pán)上，以機(jī)械和電氣方式將它們連接到PCB上。這些包裝有陶瓷和塑料兩種，分為以下幾類(lèi):單線插針?lè)庋b(SIP或SIPP):它有一排連接引腳，沿著封裝的邊界線垂直排列。它不像DIP(雙插線封裝)那樣廣泛使用，但它在網(wǎng)絡(luò)電阻和RAM芯片的封裝中派上了用場(chǎng)。常見(jiàn)的單列封裝包括SIP (single in-line Package)、SSIP (Shrink single in-line Package)和HSIP (single in-line Package with Heat Sink)。雙直插式封裝(DIP):雙直插式封裝或雙直插式引腳封裝(DIPP)在矩形塑料外殼中有兩排平行的電氣連接引腳。它可以是通孔安裝到PCB或插入插座。此外，由于不同封裝中引腳數(shù)量的不同，尺寸也有所不同，通常從4到64不等。常見(jiàn)的雙列直插式封裝包括DIP(雙列直插式封裝)、SDIP(收縮雙列直插式封裝)、CDIP(陶瓷雙列直插式封裝)、CER-DIP(玻璃密封陶瓷直插式封裝)、PDIP(塑料直插式封裝)、SKDIP(緊身直插式封裝)、WDIP(雙列直插式窗口封裝)和MDIP(模制直插式封裝)。Z形直列封裝(ZIP)-這種PTH封裝類(lèi)似于SIP，其引腳排列在封裝的邊界線上，但它具有Z形折疊。常見(jiàn)的Z形直列包包括ZIP (z形直列包)和SZIP(收縮Z形直列包)。［5］6、表面安裝

表面貼裝封裝技術(shù)是通過(guò)將電子元件直接安裝或放置在印刷電路板的表面來(lái)完成的。表面貼裝元件通常比通孔元件小，因?yàn)樗鼈円从懈〉囊€，要么根本沒(méi)有引線。它可以有各種風(fēng)格的短針或引線，也可以使用陶瓷或塑料成型。

表面貼裝集成電路有五種主要封裝類(lèi)型：

• 小輪廓集成電路(SOIC)
• 小大綱包(SOP)
• 四組扁平包裝(QFP)
• 塑料導(dǎo)聯(lián)芯片載體(PLCC)

球柵陣列(BGA)［6］

7、引腳網(wǎng)格陣列

引腳網(wǎng)格陣列(PGA) IC封裝將其引腳排列在包含行和列的方形或矩形網(wǎng)格中，引腳在封裝的底面上以規(guī)則陣列排列。他們使用微小的引腳來(lái)建立連接，這些引腳排列在封裝底部的規(guī)則數(shù)組中。PGA有許多變體，這取決于陣列的排列和連接的數(shù)量。它們可以通過(guò)通孔方法安裝在pcb上，也可以插入插座中，主要用于制造處理器。［7］

引腳網(wǎng)格陣列的變體包括：

• 陶瓷針柵陣列(CPGA)
• 塑料針柵陣列(PPGA)
• 交錯(cuò)引腳網(wǎng)格陣列(SPGA)
• 倒裝芯片引腳網(wǎng)格陣列(FCPGA)
• 有機(jī)引腳網(wǎng)格陣列

8、扁平封裝平面IC封裝有沿集成電路邊緣排列的兩排或四排端子。用于這些封裝的安裝方式通常是表面貼裝，引線呈l形，j形，或完全沒(méi)有，在這種情況下，它們被稱(chēng)為無(wú)引線端子。常見(jiàn)的平面封裝IC封裝有:QFP (Quad flat Package)、TQFP (Thin Quad flat Package)、STQFP (Small Thin Quad Plastic flat Package)、FQFP (Fine-pitch Quad flat Package)、(Low - profile Quad flat Package)、VQFP(非常小的Quad flat Package)、ETQFP (Exposed Thin Quad flat Package)、PQFN (Power Quad flat Package)、PQFP (Plastic Quad flat Package)、QFJ (Quad flat j -lead封裝)、QFN (Quad flat non -lead封裝)等。9、小引出線封裝

小輪廓封裝，稱(chēng)為“小輪廓集成電路”，或SOIC，是一個(gè)小矩形表面貼裝封裝與鷗翼引線和塑料或陶瓷成型。引腳從機(jī)身兩側(cè)繪制成L形，引線從封裝的較長(zhǎng)邊緣延伸。［9］

小輪廓封裝有一些IC封裝變體，其中包括：

• SOJ(J 形引腳小外型封裝)
• TSOP(薄小外形封裝)
• SSOP(窄間距小外形封裝)
• TSSOP(薄小外形封裝)
• QSOP(四分之一尺寸小外形封裝)

VSOP(極小輪廓封裝)

10、芯片尺寸封裝

CSP (Chip Scale Package)是一種表面貼裝集成電路(IC)封裝，其面積不超過(guò)原芯片面積的1.2倍。最初，CSP是芯片尺寸封裝的首字母縮略詞，但由于芯片尺寸的封裝并不多，因此它適用于芯片尺寸封裝。

IPC(互連和封裝電子電路協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)J-STD-012用于實(shí)現(xiàn)倒裝芯片和芯片規(guī)模技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定芯片必須是單芯片，并且球距不超過(guò)1mm，才能符合芯片規(guī)模封裝的資格。[10]

芯片級(jí)封裝分為：

• 基于引線框架的定制CSP (LFCSP)
• 柔性基板CSP
• 倒裝CSP (FCCSP)
• 剛性基板封裝CSP

晶圓級(jí)芯片尺寸封裝CSP (WL-CSP)

11、球柵陣列球柵陣列或BGA封裝是一種表面貼裝封裝，它采用稱(chēng)為焊接球的金屬球體陣列進(jìn)行電氣互連。封裝的底面用于連接，其中焊料球以網(wǎng)格模式附著在層壓基板上。該基板內(nèi)部有導(dǎo)電跡線，使用線鍵合或倒裝芯片技術(shù)將模基板鍵合與基板鍵合連接到基板鍵合與球陣列鍵合。[11]

球柵陣列的變體包括：

• MAPBGA-鑄造陣列處理球柵陣列
• PBGA-塑料球柵格陣列封裝
• TEPBGA-耐熱增強(qiáng)塑料球柵陣列
• TBGA-載帶型焊球陣列
• PoP-堆疊裝配技術(shù)
• Micro BGA

12、關(guān)鍵要點(diǎn)

集成電路封裝是半導(dǎo)體制造的重要組成部分。它具有良好的保護(hù)作用、熱調(diào)節(jié)作用和廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代電子產(chǎn)品生產(chǎn)中已成為必不可少的器件，在集成電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)中都具有重要意義。

本文來(lái)源：CEIA電子智造