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芯片封装技术

发布日期:2016年08月07日    浏览次数:1979

转载自  中国半导体论坛

获得一颗IC芯片要经过从设计到制造漫长的流程,然而一颗芯片相当小且薄,如果不在外施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易以人工安置在电路板上。而这个时候封装技术就派上用场了,本文接下来介绍了28种芯片封装技术。

 

1. BGAball grid arraye

也称CPACglobe top pad array carrier)。球形触点陈列,表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚,在印刷基板的正面装配LSI 芯片,然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也称为凸点陈列载体(PAC)。引脚可超过200,是多引脚LSI用的一种封装。封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如,引脚中心距为1.5mm360引脚BGA仅为31mm见方;而引脚中心距为0.5mm304 引脚QFP 40mm 见方。而且BGA不用担心QFP 那样的引脚变形问题。该封装是美国Motorola 公司开发的,首先在便携式电话等设备中被采用,随后在个人计算机中普及。最初,BGA 的引脚(凸点)中心距为1.5mm,引脚数为225。现在也有一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGABGA 的问题是回流焊后的外观检查。美国Motorola公司把用模压树脂密封的封装称为MPAC,而把灌封方法密封的封装称为GPAC

 

2.C-(ceramic

C-(ceramic 表示陶瓷封装的记号。例如,CDIP 表示的是陶瓷DIP。是在实际中经常使用的记号。


3.COB chip on board

板上芯片封装,是裸芯片贴装技术之一,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,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。

 

4.DIPdual in-line package

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。欧洲半导体厂家多用DILDIP 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。引脚中心距2.54mm,引脚数从6 64。封装宽度通常为15.2mm有的把宽度为7.52mm10.16mm 的封装分别称为SKDIPskinny dual in-line package SLDIPslim dual in-line package)窄体型DIP。但多数情况下并不加区分,只简单地统称为DIP。另外,用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP也称为Cerdip4.2)。

4.1 DICdual in-line ceramic package:陶瓷封装的DIP(含玻璃密封)的别称。

4.2 Cerdip:用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装,用于ECL RAMDSP(数字信号处理器)等电路。带有玻璃窗口的Cerdip 用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带有EPROM 的微机电路等。引脚中心距2.54mm,引脚数从8 42。在日本,此封装表示为DIPGG即玻璃密封的意思)。

4.3 SDIP shrink dual in-line package):收缩型DIP。插装型封装之一,形状与DIP 相同,但引脚中心距(1.778mm)小于DIP2.54mm)。因而得此称呼。引脚数从14 90,有陶瓷和塑料两种,又称SHDIPshrink dual in-line package)、flip-chipFPMCM#e#

 

5.flip-chip

倒焊芯片。裸芯片封装技术之一,在LSI 芯片的电极区制作好金属凸点,然后把金属凸点与印刷基板上的电极区进行压焊连接。封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。是所有封装技术中体积最小、最薄的一种。但如果基板的热膨胀系数与LSI 芯片不同,就会在接合处产生反应,从而影响连接的可靠性。因此必须用树脂来加固LSI 芯片,并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。

 

6.FPflat package

扁平封装。表面贴装型封装之一。QFP SOP(见QFP SOP)的别称。部分半导体厂家采用此名称。

 

7.H-with heat sink

表示带散热器的标记。例如,HSOP 表示带散热器的SOP

 

8.MCMmulti-chip module

多芯片组件。将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。根据基板材料可分为MCMLMCMC MCMD 三大类。MCML 是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。布线密度不怎么高,成本较低;MCMC 是用厚膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件,与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC 类似。两者无明显差别。布线密度高于MCMLMCMD 是用薄膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或SiAl作为基板的组件。 布线密谋在三种组件中是最高的,但成本也高。


9.P-(plastic

表示塑料封装的记号。如PDIP 表示塑料DIP

 

10.Piggy back

驮载封装。指配有插座的陶瓷封装,形状与DIPQFPQFN相似。在开发带有微机的设备时用于评价程序确认操作。例如,将EPROM 插入插座进行调试。这种封装基本上都是定制品,市场上不怎么流通。

 

11.QFPquad flat package

四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时,多数情况为塑料QFP。塑料QFP 是最普及的多引脚LSI 封装。不仅用于微处理器,门陈列等数字逻辑LSI 电路,而且也用于VTR 信号处理、音响信号处理等模拟LSI 电路。引脚中心距有1.0mm0.8mm0.65mm0.5mm0.4mm0.3mm 等多种规格。0.65mm 中心距规格中最多引脚数为304。有的LSI 厂家把引脚中心距为0.5mm QFP 专门称为收缩型QFP SQFPVQFP。但有的厂家把引脚中心距为0.65mm 0.4mm QFP 也称为SQFP,至使名称稍有一些混乱。另外按照JEDEC(美国联合电子设备委员会)标准把引脚中心距为0.65mm、本体厚度为3.8mm2.0mmQFP称为MQFPmetric quad flat package)。日本电子机械工业会标准所规定引脚中心距.55mm0.4mm0.3mm 等小于0.65mm QFP称为QFPFP QFP fine pitch),小中心距QFP。又称FQFPfine pitch quad flat package)。但现在日本电子机械工业会对QFP的外形规格进行了重新评价。在引脚中心距上不加区别,而是根据封装本体厚度分为QFP2.0mm3.6mm 厚)、LQFP1.4mm 厚)和TQFP1.0mm 厚)三种。QFP 的缺点是,当引脚中心距小于0.65mm 时,引脚容易弯曲。为了防止引脚变形,现已出现了几种改进的QFP 品种。如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见11.1);带树脂保护环覆盖引脚前端的GQFP;在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹具里就可进行测试的TPQFP。在逻辑LSI 方面,不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP 里。引脚中心距最小为0.4mm、引脚数最多为348 的产品也已问世。此外,也有用玻璃密封的陶瓷QFP(见11.9)。

11.1 BQFPquad flat package with bumper:带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。QFP 封装之一,在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫)以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC 等电路中采用此封装。引脚中心距0.635mm,引脚数从84 196左右。

11.2 QICquad in-line ceramic package:陶瓷QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称。

11.3 QIPquad in-line plastic package:塑料QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称。

11.4 PFPFplastic flat package):塑料扁平封装。塑料QFP 的别称,部分LSI 厂家采用的名称。

11.5 QFHquad flat high package):四侧引脚厚体扁平封装。塑料QFP 的一种,为了防止封装本体断裂,QFP 本体制作得较厚。部分半导体厂家采用的名称。

11.6 CQFPquad fiat package with guard ring):带保护环的四侧引脚扁平封装。塑料QFP 之一,引脚用树脂保护环掩蔽,以防止弯曲变形。 在把LSI 组装在印刷基板上之前,从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状(L 形状)。这种封装在美国Motorola 公司已批量生产。引脚中心距0.5mm,引脚数最多为208 左右。

11.7 MQUADmetal quad:美国Olin 公司开发的一种QFP 封装。基板与封盖均采用铝材,用粘合剂密封。在自然空冷条件下可容许2.5W2.8W 的功率。日本新光电气工业公司于1993 年获得特许开始生产。

11.8 LQUAD:陶瓷QFP之一。封装基板用氮化铝,基导热率比氧化铝高78 倍,具有较好的散热性。封装的框架用氧化铝,芯片用灌封法密封,从而抑制了成本。是为逻辑LSI 开发的一种封装,在自然空冷条件下可容许W3的功率。现已开发出了208 引脚(0.5mm 中心距)和160 引脚(0.65mm 中心距)的LSI 逻辑用封装,并于1993 10 月开始投入批量生产。

11.9 Cerquad表面贴装型封装之一,即用下密封的陶瓷QFP,用于封装DSP 等的逻辑LSI 电路。带有窗口的Cerquad 用于封装EPROM 电路。散热性比塑料QFP 好,在自然空冷条件下可容许1.52W的功率。但封装成本比塑料QFP 35 倍。引脚中心距有1.27mm0.8mm0.65mm0.5mm0.4mm 等多种规格。引脚数从32 368

 

12.QFG quad flat J-leaded package

四侧J 形引脚扁平封装。表面贴装封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈J 字形。是日本电子机械工业会规定的名称。引脚中心距1.27mm。材料有塑料和陶瓷两种。塑料QFJ 多数情况称为PLCCplastic leaded chip carrier),用于微机、门陈列、DRAMASSPOTP 等电路。引脚数从18 84。陶瓷QFJ 也称为CLCCceramic leaded chip carrier)、JLCCJ-leaded chip carrier)。带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机芯片电路。引脚数从32 84

 

13.QFNquad flat non-leaded package

四侧无引脚扁平封装,表面贴装型封装之一,是高速和高频IC 用封装。现在多称为LCCQFN 是日本电子机械工业会规定的名称。封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP 小,高度比QFP低。但是,当印刷基板与封装之间产生应力时,在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于做到QFP的引脚那样多,一般从14 100 左右。材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC 标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。塑料QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm 外,还有0.65mm 0.5mm 两种。这种封装也称为塑料LCCPCLCPLCC 等。

13.1 PCLPprinted circuit board leadless package):印刷电路板无引线封装。日本富士通公司对塑料QFN(塑料LCC)采用的名称。引脚中心距有0.55mm 0.4mm 两种规格,目前正处于开发阶段。

13.2 PLCCplastic teadless chip carrier)(plastic leaded chip currier:有时候是塑料QFJ 的别称,有时候是QFN(塑料LCC)的别称(见QFJ QFN)。部分LSI 厂家用PLCC 表示带引线封装,用PLCC 表示无引线封装,以示区别。

 

14.QFIquad flat I-leaded packgage

四侧I 形引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈I 字。也称为MSPmini square package)。贴装与印刷基板进行碰焊连接。由于引脚无突出部分,贴装占有面积小于QFP。日立制作所为视频模拟IC 开发并使用了这种封装。此外,日本的Motorola 公司的PLL IC也采用了此种封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从18 68

 

15.TCPTape Carrier Package

薄膜封装TCP技术,主要用于Intel Mobile Pentium MMX上。采用TCP封装技术的CPU的发热量相对于当时的普通PGA针脚阵列型CPU要小得多,运用在笔记本电脑上可以减小附加散热装置的体积,提高主机的空间利用率,因此多见于一些超轻薄笔记本电脑中。但由于TCP封装是将CPU直接焊接在主板上,因此普通用户是无法更换的。

15.1 DTCPdual tape carrier package:双侧引脚带载封装。TCP(带载封装)之一。引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。由于利用的是TAB(自动带载焊接)技术,封装外形非常薄。常用于液晶显示驱动LSI,但多数为定制品。另外,0.5mm 厚的存储器LSI 簿形封装正处于开发阶段。在日本,按照EIAJ(日本电子机械工业)会标准规定,将DTCP 命名为DTP

15.2 QTCPquad tape carrier package:四侧引脚带载封装。TCP 封装之一,在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。是利用TAB技术的薄型封装。在日本被称为QTPquad tape carrier package)。

15.3 Tape Automated Bonding TAB)卷带自动结合技术:Tape Automated Bonding TAB)卷带自动结合是一种将多接脚大规模集成电路器(IC)的芯片(Chip),不再先进行传统封装成为完整的个体,而改用TAB载体,直接将未封芯片黏装在板面上。即采聚亚醯胺Polyimide)之软质卷带,及所附铜箔蚀成的内外引脚当成载体,让大型芯片先结合在内引脚上。经自动测试后再以外引脚对电路板面进行结合而完成组装。这种将封装及组装合而为一的新式构装法,即称为TAB法。

 

16.PGApin grid array

陈列引脚封装。插装型封装之一,其底面的垂直引脚呈陈列状排列。封装基材基本上都采用多层陶瓷基板。在未专门表示出材料名称的情况下,多数为陶瓷PGA,用于高速大规模逻辑LSI 电路。成本较高。引脚中心距通常为2.54mm,引脚长约3.4mm,引脚数从64 447 左右。为降低成本,封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。也有64256 引脚的塑料PGA。另外,还有一种引脚中心距为1.27mm 引脚长度1.5mm~2.0mm的短引脚表面贴装型PGA(碰焊PGA), 比插装型PGA 小一半,所以封装本体可制作得不怎么大,而引脚数比插装型多(250528)。

 

17.LGAland grid array

触点陈列封装。即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。装配时插入插座即可。现已实用的有227 触点(1.27mm 中心距)和447 触点(2.54mm 中心距)的陶瓷LGA,应用于高速逻辑LSI 电路。LGA QFP 相比,能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。另外,由于引线的阻抗小,对于高速LSI 是很适用的。

 

18.芯片上引线封装

LSI 封装技术之一,引线框架的前端处于芯片上方的一种结构,芯片的中心附近制作有凸焊点,用引线缝合进行电气连接。与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的结构相比,在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm 左右宽度。

 

19.QUIPquad in-line package

四列引脚直插式封装,又称QUILquad in-line)。引脚从封装两个侧面引出,每隔一根交错向下弯曲成四列。引脚中心距1.27mm,当插入印刷基板时,插入中心距就变成2.5mm。因此可用于标准印刷线路板。是比标准DIP 更小的一种封装。日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯片中采用了些种封装。材料有陶瓷和塑料两种。引脚数64

 

20.SOPsmall Out-Line package

小外形封装。表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有塑料和陶瓷两种。另外也叫SOLSmall Out-Line L-leaded package)、DFPdual flat package)、SOICsmallout-line integrated circuit)、DSOdual small out-lint)国外有许多半导体厂家采用此名称。SOP 除了用于存储器LSI 外,也广泛用于规模不太大的ASSP 等电路。在输入输出端子不超过1040 的领域,SOP 是普及最广的表面贴装封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从844。随着SOP的发展逐渐派生出了:引脚中心距小于1.27mm SSOP(缩小型SOP);装配高度不到1.27mm TSOP(薄小外形封装);VSOP(甚小外形封装);TSSOP(薄的缩小型SOP);SOT(小外形晶体管);带有散热片的SOP称为HSOP;部分半导体厂家把无散热片的SOP 称为SONFSmall Out-Line Non-Fin);部分厂家把宽体SOP称为SOW SmallOutlinePackageWide-Jype

 

21.MFPmini flat package

小形扁平封装。塑料SOP SSOP 的别称。部分半导体厂家采用的名称。

 

22.SIMMsingle in-line memory module

单列存贮器组件。只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件。通常指插入插座的组件。标准SIMM 有中心距为2.54mm 30 电极和中心距为1.27mm 72 电极两种规格。在印刷基板的单面或双面装有用SOJ 封装的1 兆位及4 兆位DRAM SIMM 已经在个人计算机、工作站等设备中获得广泛应用。至少有3040%的DRAM 都装配在SIMM 里。

 

23.DIMMDual Inline Memory Module

双列直插内存模块,与SIMM相当类似,不同的只是DIMM的金手指两端不像SIMM那样是互通的,它们各自独立传输信号,因此可以满足更多数据信号的传送需要。同样采用DIMMSDRAM 的接口与DDR内存的接口也略有不同,SDRAM DIMM168Pin DIMM结构,金手指每面为84Pin,金手指上有两个卡口,用来避免插入插槽时,错误将内存反向插入而导致烧毁;DDR DIMM则采用184Pin DIMM结构,金手指每面有92Pin,金手指上只有一个卡口。卡口数量的不同,是二者最为明显的区别。DDR2 DIMM240pin DIMM结构,金手指每面有120Pin,与DDR DIMM一样金手指上也只有一个卡口,但是卡口的位置与DDR DIMM稍微有一些不同,因此DDR内存是插不进DDR2 DIMM的,同理DDR2内存也是插不进DDR DIMM的,因此在一些同时具有DDR DIMMDDR2 DIMM的主板上,不会出现将内存插错插槽的问题。

 

24.SIPsingle in-line package

单列直插式封装。欧洲半导体厂家多采用SIL single in-line)这个名称。引脚从封装一个侧面引出,排列成一条直线。当装配到印刷基板上时封装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从2 23,多数为定制产品。封装的形状各异。也有的把形状与ZIP 相同的封装称为SIP

 

25.SMDsurface mount devices

表面贴装器件。偶而,有的半导体厂家把SOP 归为SMD

 

26.SOIsmall out-line I-leaded package

I 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装双侧引出向下呈I 字形,中心距1.27mm。贴装占有面积小于SOP。日立公司在模拟IC(电机驱动用IC)中采用了此封装。引脚数26

 

27.SOJSmall Out-Line J-Leaded Package

J 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装两侧引出向下呈J 字形,故此得名。 通常为塑料制品,多数用于DRAM SRAM 等存储器LSI 电路,但绝大部分是DRAM。用SOJ封装的DRAM 器件很多都装配在SIMM 上。引脚中心距1.27mm,引脚数从20 40(见SIMM)。

 

28. TO package

TO型封裝,它的底盘是一块圆型金属板,然后放上一片小玻璃并予加热,使玻璃熔化后把引线固定在孔眼,此孔眼和引线的组合称为头座,于是先在头座上面镀金,则因集成电路切片的底面也是镀金,所以可藉金,锗焊腊予以焊接;焊接时,先将头座预热,使置于其中的焊腊完全熔化,再将电路切片置于焊腊上,经冷却后两者就形成很好的接合。

 

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