★ 前言 ★
芯片封裝,簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)講就是把制造廠(chǎng)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。它可以起到保護芯片的作用,相當于是芯片的外殼,不僅能固定、密封芯片,還能增強其電熱性能。所以,封裝對CPU和其他大規模集成電路起著(zhù)非常重要的作用。
常見(jiàn)的封裝材料有:塑料、陶瓷、玻璃、金屬等。
BGA
BGA(ball grid array)球形觸點(diǎn)陳列。表面貼裝型封裝之一。
在印刷基板的背面按陳列方式制作出球形凸點(diǎn)用以代替引腳,在印刷基板的正面裝配LSI芯片,然后用模壓樹(shù)脂或灌封方法進(jìn)行密封。也稱(chēng)為凸點(diǎn)陳列載體(PAC)。引腳可超過(guò)200,是多引腳LSI用的一種封裝。封裝本體也可做得比QFP小。例如,引腳中心距為1.5mm的360引腳BGA僅為31mm見(jiàn)方;而引腳中心距為0.5mm的304引腳QFP為40mm見(jiàn)方。而且BGA不用擔心QFP那樣的引腳變形問(wèn)題。該封裝是美國Motorola公司開(kāi)發(fā)的,首先在便攜式電話(huà)等設備中被采用。最初,BGA的引腳(凸點(diǎn))中心距為1.5mm,引腳數為225?,F在也有一些LSI廠(chǎng)家正在開(kāi)發(fā)500引腳的BGA。BGA的問(wèn)題是回流焊后的外觀(guān)檢查?,F在尚不清楚是否有效的外觀(guān)檢查方法。有的認為,由于焊接的中心距較大,連接可以看作是穩定的,只能通過(guò)功能檢查來(lái)處理。美國Motorola公司把用模壓樹(shù)脂密封的封裝稱(chēng)為OMPAC,而把灌封方法密封的封裝稱(chēng)為GPAC。對BGA別稱(chēng)為CPAC(globe top pad array carrier)。
PGA
表面貼裝型 PGA。通常 PGA 為插裝型封裝,引腳長(cháng)約 3.4mm。表面貼裝型 PGA 在封裝的底面有陳列狀的引腳,其長(cháng)度從1.5mm到2.0mm。貼裝采用與印刷基板碰焊的方法,因而也稱(chēng)為碰焊PGA。因為引腳中心距只有 1.27mm,比插裝型PGA小一半,所以封裝本體可制作得不怎么大,而引腳數比插裝型多(250~528),是大規模邏輯 LSI 用的封裝。封裝的基材有多層陶瓷基板和玻璃環(huán)氧樹(shù)脂印刷基數。以多層陶瓷基材制作封裝已經(jīng)實(shí)用化。
碰焊PGA是表面貼裝型PGA的別稱(chēng)。
LGA
LGA(land grid array)觸點(diǎn)陳列封裝。即在底面制作有陣列狀態(tài)坦電極觸點(diǎn)的封裝。裝配時(shí)插入插座即可?,F已實(shí)用的有227觸點(diǎn)(1.27mm中心距)和447觸點(diǎn)(2.54mm中心距)的陶瓷LGA,應用于高速邏輯LSI電路。LGA與QFP相比,能夠以比較小的封裝容納更多的輸入輸出引腳。另外,由于引線(xiàn)的阻抗小,對于高速LSI是很適用的。但由于插座制作復雜,成本高,現在基本上不怎么使用。預計今后對其需求會(huì )有所增加。
Cerdip
C-(ceramic)表示陶瓷封裝的記號。例如,CDIP表示的是陶瓷DIP。是在實(shí)際中經(jīng)常使用的記號。
Cerdip用玻璃密封的陶瓷雙列直插式封裝,用于ECL RAM,DSP(數字信號處理器)等電路。帶有玻璃窗口的Cerdip用于紫外線(xiàn)擦除型EPROM以及內部帶有EPROM的微機電路等。引腳中心距2.54mm,引腳數從8到42。在日本,此封裝表示為DIP-G(G即玻璃密封的意思)。
Cerquad
Cerquad表面貼裝型封裝之一,即用下密封的陶瓷QFP,用于封裝DSP等的邏輯LSI電路。帶有窗口的Cerquad用于封裝EPROM電路。散熱性比塑料QFP好,在自然空冷條件下可容許1.5~2W的功率。但封裝成本比塑料QFP高3~5倍。引腳中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm等多種規格。引腳數從32到368。
CLCC
CLCC(ceramic leaded chip carrier)帶引腳的陶瓷芯片載體,表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝的四個(gè)側面引出,呈丁字形。帶有窗口的用于封裝紫外線(xiàn)擦除型EPROM以及帶有EPROM的微機電路等。此封裝也稱(chēng)為QFJ、QFJ-G(見(jiàn)QFJ)。
COB
COB(chip on board)板上芯片封裝,是裸芯片貼裝技術(shù)之一,半導體芯片交接貼裝在印刷線(xiàn)路板上,芯片與基板的電氣連接用引線(xiàn)縫合方法實(shí)現,并用樹(shù)脂覆蓋以確??煽啃?。雖然COB是最簡(jiǎn)單的裸芯片貼裝技術(shù),但它的封裝密度遠不如TAB和倒片焊技術(shù)。
DIL\DIP
DIL(dual in-line)DIP的別稱(chēng)(見(jiàn)DIP)。歐洲半導體廠(chǎng)家多用此名稱(chēng)。
DIP(dual in-line package)雙列直插式封裝。插裝型封裝之一,引腳從封裝兩側引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝,應用范圍包括標準邏輯IC,存貯器LSI,微機電路等。引腳中心距2.54mm,引腳數從6到64。封裝寬度通常為15.2mm。有的把寬度為7.52mm和10.16mm的封裝分別稱(chēng)為skinny DIP和slim DIP(窄體型DIP)。但多數情況下并不加區分,只簡(jiǎn)單地統稱(chēng)為DIP。另外,用低熔點(diǎn)玻璃密封的陶瓷DIP也稱(chēng)為cerdip(見(jiàn)cerdip)。
DICP
DICP(dual tape carrier package)雙側引腳帶載封裝。TCP(帶載封裝)之一。引腳制作在絕緣帶上并從封裝兩側引出。由于利用的是TAB(自動(dòng)帶載焊接)技術(shù),封裝外形非常薄。常用于液晶顯示驅動(dòng)LSI,但多數為定制品。另外,0.5mm厚的存儲器LSI簿形封裝正處于開(kāi)發(fā)階段。在日本,按照EIAJ(日本電子機械工業(yè))會(huì )標準規定,將DICP命名為DTP。
flip-chip
flip-chip倒焊芯片。裸芯片封裝技術(shù)之一,在LSI芯片的電極區制作好金屬凸點(diǎn),然后把金屬凸點(diǎn)與印刷基板上的電極區進(jìn)行壓焊連接。封裝的占有面積基本上與芯片尺寸相同。是所有封裝技術(shù)中體積最小、最薄的一種。但如果基板的熱膨脹系數與LSI芯片不同,就會(huì )在接合處產(chǎn)生反應,從而影響連接的可靠性。因此必須用樹(shù)脂來(lái)加固LSI芯片,并使用熱膨脹系數基本相同的基板材料。
FP(QFP\SOP)
FP(flat package)扁平封裝。表面貼裝型封裝之一。QFP或SOP(見(jiàn)QFP和SOP)的別稱(chēng)。部分半導體廠(chǎng)家采用此名稱(chēng)。
QFP(quad flat package),四側引腳扁平封裝。表面貼裝型封裝之一,引腳從四個(gè)側面引出呈海鷗翼(L)型?;挠刑沾?、金屬和塑料三種。從數量上看,塑料封裝占絕大部分。當沒(méi)有特別表示出材料時(shí),多數情況為塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引腳LSI封裝。不僅用于微處理器,門(mén)陳列等數字 邏輯LSI 電路,而且也用于VTR 信號處理、音響信號處理等模擬LSI電路。引腳中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多種規格。0.65mm 中心距規格中最多引腳數為304。
日本電子機械工業(yè)會(huì )對QFP 的外形規格進(jìn)行了重新評價(jià)。在引腳中心距上不加區別,而是根據封裝本體厚度分為 QFP(2.0mm~3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三種。
BQFP
BQFP(quad flat package with bumper)帶緩沖墊的四側引腳扁平封裝。QFP封裝之一,在封裝本體的四個(gè)角設置突起(緩沖墊)以防止在運送過(guò)程中引腳發(fā)生彎曲變形。美國半導體廠(chǎng)家主要在微處理器和ASIC等電路中采用此封裝。引腳中心距0.635mm,引腳數從84到196左右(見(jiàn)QFP)。
此款芯片采用trim form(一體切筋成型),Molding材料分為單顆塑封,不采用刀片切割,采用裸漏管腳成型切斷。Trim form切割,適用于當前市面所有此類(lèi)芯片的切割。
FQFP
FQFP(fine pitch quad flat package)小引腳中心距QFP。通常指引腳中心距小于0.65mm的QFP(見(jiàn)QFP)。部分導導體廠(chǎng)家采用此名稱(chēng)。
MQFP
MQFP(metric quad flat package)按照JEDEC(美國聯(lián)合電子設備委員會(huì ))標準對QFP進(jìn)行的一種分類(lèi)。指引腳中心距為0.65mm、本體厚度為3.8mm~2.0mm的標準QFP(見(jiàn)QFP)。
CQFP
CQFP(quad fiat package with guard ring)帶保護環(huán)的四側引腳扁平封裝。塑料QFP之一,引腳用樹(shù)脂保護環(huán)掩蔽,以防止彎曲變形。在把LSI組裝在印刷基板上之前,從保護環(huán)處切斷引腳并使其成為海鷗翼狀(L形狀)。這種封裝在美國Motorola公司已批量生產(chǎn)。引腳中心距0.5mm,引腳數最多為208左右。
QFN
QFN(quad flat non-leaded package)四側無(wú)引腳扁平封裝。表面貼裝型封裝之一?,F在多稱(chēng)為 LCC。QFN 是日本電子機械工業(yè)會(huì )規定的名稱(chēng)。封裝四側配置有電極觸點(diǎn),由于無(wú)引腳,貼裝占有面積比QFP小,高度比QFP低。但是,當印刷基板與封裝之間產(chǎn)生應力時(shí),在電極接觸處就不能得到緩解。因此電極觸點(diǎn)難于作到 QFP 的引腳那樣多,一般從14到100左右。 材料有陶瓷和塑料兩種。當有LCC標記時(shí)基本上都是陶瓷 QFN。電極觸點(diǎn)中心距 1.27mm。
塑料 QFN 是以玻璃環(huán)氧樹(shù)脂印刷基板基材的一種低成本封裝。電極觸點(diǎn)中心距除1.27mm外,還有0.65mm 和0.5mm兩種。這種封裝也稱(chēng)為塑料 LCC、PCLC、P-LCC 等。
JLCC
JLCC(J-leaded chip carrier)J形引腳芯片載體。指帶窗口CLCC和帶窗口的陶瓷QFJ的別稱(chēng)(見(jiàn)CLCC和QFJ)。部分半導體廠(chǎng)家采用的名稱(chēng)。
LOC
LOC(lead on chip)芯片上引線(xiàn)封裝。LSI封裝技術(shù)之一,引線(xiàn)框架的前端處于芯片上方的一種結構,芯片的中心附近制作有凸焊點(diǎn),用引線(xiàn)縫合進(jìn)行電氣連接。與原來(lái)把引線(xiàn)框架布置在芯片側面附近的結構相比,在相同大小的封裝中容納的芯片達1mm左右寬度。
L-QUAD
L-QUAD陶瓷QFP之一。封裝基板用氮化鋁,基導熱率比氧化鋁高7~8倍,具有較好的散熱性。封裝的框架用氧化鋁,芯片用灌封法密封,從而抑制了成本。是為邏輯LSI開(kāi)發(fā)的一種封裝,在自然空冷條件下可容許W3的功率?,F已開(kāi)發(fā)出了208引腳(0.5mm中心距)和160引腳(0.65mm中心距)的LSI邏輯用封裝,并于1993年10月開(kāi)始投入批量生產(chǎn)。
MCM
MCM(multi-chip module)多芯片組件。將多塊半導體裸芯片組裝在一塊布線(xiàn)基板上的一種封裝。根據基板材料可分為MCM-L,MCM-C和MCM-D三大類(lèi)。MCM-L是使用通常的玻璃環(huán)氧樹(shù)脂多層印刷基板的組件。布線(xiàn)密度不怎么高,成本較低。MCM-C是用厚膜技術(shù)形成多層布線(xiàn),以陶瓷(氧化鋁或玻璃陶瓷)作為基板的組件,與使用多層陶瓷基板的厚膜混合IC類(lèi)似。兩者無(wú)明顯差別。布線(xiàn)密度高于MCM-L。MCM-D是用薄膜技術(shù)形成多層布線(xiàn),以陶瓷(氧化鋁或氮化鋁)或Si、Al作為基板的組件。布線(xiàn)密謀在三種組件中是最高的,但成本也高。
MFP
MFP(mini flat package)小形扁平封裝。塑料SOP或SSOP的別稱(chēng)(見(jiàn)SOP和SSOP)。部分半導體廠(chǎng)家采用的名稱(chēng)。
根據上述工藝介紹,目前市面上的封裝產(chǎn)品,只要芯片管腳不外露,均可使用劃片刀進(jìn)行切割。根據不同切割質(zhì)量要求,可分為電鍍軟刀、金屬軟刀和樹(shù)脂軟刀。其中,樹(shù)脂軟刀具有切割鋒利、毛刺小的優(yōu)點(diǎn),而電鍍軟刀具有槽型保持性好、壽命長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。