半導(dǎo)體封裝簡介(精)

1、半導(dǎo)體封裝簡介：半導(dǎo)體生產(chǎn)流程由晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝和封裝后測試組成。塑封之后，還要進行一系列操作，如后固化( P ost Mold Cure )、切筋和 成型(Trim&Form )、電鍍(Plating )以及打印等工藝。典型的封裝工藝 流程為：劃片裝片鍵合塑封去飛邊電鍍打印切筋和成型外觀檢查 成品測試包裝出貨。各種半導(dǎo)體封裝形式的特點和優(yōu)點：是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯(IC)均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般 CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP一、DIP雙列直插式封裝DI P(Dualln line Package)片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路 不超過10

2、0個。采用DIP封裝的 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 路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應(yīng)特別小心，以免 損壞引腳。DIP封裝具有以下特點：1. 適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。2. 芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。In tel系列CPU中8088就采用這種封裝形式，緩存(Cache)和早期的內(nèi)存芯片也是這種封裝形式。二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝QFP封裝QFP( Plastic Quad Flat Package)封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規(guī)模或超大型集成電路都采

3、用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般 在100個以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD(表面安裝設(shè)備技術(shù))將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設(shè)計好的相應(yīng)管腳的焊點。將芯片各腳對準(zhǔn)相應(yīng)的焊點，即 可實現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很 難拆卸下來的。PFP ( Plastic Flat Package )方式封裝的芯片與 QFP方式基本相同。 唯一的區(qū)別是 QFP一般為正方形，而 PFP既可以是正方形，也可以是長方 形。QFP/PFP封裝具有以下特點：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.

4、 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。In tel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用這種封裝形式。三、PGA插針網(wǎng)格陣列封裝PGA(Pin Grid Array Package)芯片封裝形式在芯片的內(nèi)外有多個方陣形的插針，每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據(jù)引腳數(shù)目的多少，可以圍成 2-5圈。安裝時，將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸，從486芯片開始，出現(xiàn)一種名為ZIF的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。ZIF(Zero In sertio n Force Socket)是指零插拔

5、力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起，CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然后將扳手壓回原處，利用插座本身的特殊結(jié)構(gòu)生成的擠壓力，將CPU的引腳與插座牢牢地接觸，絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起，則壓力解除，CPU芯片即可輕松取出。PGA封裝具有以下特點： :文:片.-y譏片bh h'v'b a b bl h b*即對:-rL" M L I HP GA封裝1. 插拔操作更方便，可靠性高。2. 可適應(yīng)更高的頻率。In tel 系列CPU中，80486和Pen tium、Pen tium Pro 均采用這種封裝 形式。四、BGA球柵陣列封

6、裝100MHz時，傳統(tǒng)封裝IC的管腳數(shù)大于208 QFP封裝方式外，現(xiàn)今隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因 為封裝技術(shù) 關(guān)系到產(chǎn)品的功能性，當(dāng)IC的頻率超過方式可能會產(chǎn)生所謂的“ CrossTalk ”現(xiàn)象，而且當(dāng) Pin時，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此，除使用大多數(shù)的高腳數(shù)芯片(如圖形芯片與芯片組等)皆轉(zhuǎn)而使用BGA(Ball GridArray Package)封裝技術(shù)。BGA一出現(xiàn)便成為 CPU主板上南/北橋芯片等 高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。BGA封裝技術(shù)又可詳分為五大類：BGA封 裝1.P BGA（ Plasric BGA基板：一般為 2-4層有

7、機材料構(gòu)成的多層板。In tel系列CPU中，Pentium II 、山、IV處理器均采用這種封裝形式。2. CBGA（ CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片（FlipChip ，簡稱FC）的安裝方式。Intel系列CPU中, Pentium I、II、Pentium Pro 處理器均采用過這種圭寸裝形式。3. FCBGA（ FilpChipBGA ）基板：硬質(zhì)多層基板。4. TBGA （ TapeBGA基板：基板為帶狀軟質(zhì)的5. CDPBGA（ Carity Down PBGA ）基板：指封裝中央有方型低陷的芯片 區(qū)（又稱空腔區(qū)）。BGA封裝具有以下

8、特點：1.1/0引腳數(shù)雖然增多，但引腳之間的距離遠大于 了成品率。2. 雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，從而 可以改善電熱性能。3. 信號傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高。4. 組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。 BGA封裝方式經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)進入實用化階段。西鐵城（Citizen ）公司開始著手研制塑封球柵面陣列封裝的芯片 而后，摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發(fā) 托羅拉率先將 BGA應(yīng)用于移動電話。同年，康柏公司也在工作站、 上加以應(yīng)用。直到五六年前，Intel公司在電腦 CPU中（即奔騰IIIII、奔騰IV等），以及芯片組（如 i850 ）中開始使用 BGA這對

9、 用領(lǐng)域擴展發(fā)揮了推波助瀾的作用。目前，BGA已成為極其熱門的技術(shù)，其全球市場規(guī)模在 2000年為12億塊，預(yù)計2005年市場需求將比 年有70%以上幅度的增長。五、CSP芯片尺寸封裝隨著全球電子產(chǎn)品個性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)潮，封裝技術(shù)已進步 到CSP（ Ch ip Size Package）。它減小了芯片封裝外形的尺寸，做到裸芯片 尺寸有多大，封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯片的 倍，IC面積只比晶粒（Die ）大不超過1.4倍。CSP封裝又可分為四類：、III1-2層PCB電路板。QFP封裝方式，提高1987年，日本 （即 BGA。BGA的行列。1993年，摩PC電腦、奔

10、騰BGA應(yīng)IC封裝20001.2曰立、Rohm硬質(zhì)內(nèi)插板型），代表廠商有摩托羅拉、索1. Lead Frame Type（傳統(tǒng)導(dǎo)線架形式），代表廠商有富士通、 高士達（Goldstar ）等等。2. Rigid Interp oser Type（尼、東芝、松下等等。3. Flexible Interp oser Type（軟質(zhì)內(nèi)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。其他代表廠 商包括通用電氣（GE和NEC4.Wafer Level Package（晶圓尺寸封裝）：有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式，WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的

11、單一芯片，它號稱是封裝技術(shù)的 未來主流，已投入研發(fā)的廠商包括FCT Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。CSP封裝具有以下特點：1. 滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。2. 芯片面積與封裝面積之間的比值很小。3. 極大地縮短延遲時間。CSP封裝適用于腳數(shù)少的IC，如內(nèi)存條和便攜電子產(chǎn)品。未來則將大 量應(yīng)用在信息家電（IA）、數(shù)字電視（DTV、電子書（E-Book ）、無線網(wǎng) 絡(luò) WLANTGigabitEthemet 、ADSIZ手機芯片、藍芽（Bluetooth ）等新興產(chǎn) 品中。六、MCM多芯片模塊為解決單一芯片集成度低和功能不夠完善的問題，把多個高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多層互聯(lián)基板上用SMD技術(shù)組成多種多樣的電子模塊