IC封裝的材料和方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上IC封裝的材料和方法封裝設(shè)計回顧集成電路（IC）在電子學(xué)金字塔中的位置既是金字塔的尖頂又是金字塔的基座。說它同時處在這兩種位置都有很充分的根據(jù)。從電子元器件（如晶體管）的密度這個角度上來說，IC代表了電子學(xué)的尖端。但是IC又是一個起始點，是一種基本結(jié)構(gòu)單元，是組成我們生活中大多數(shù)電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。同樣，IC不僅僅是單塊芯片或者基本電子結(jié)構(gòu)，IC的種類千差萬別（模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路、傳感器等），因而對于封裝的需求和要求也各不相同。本文對IC封裝技術(shù)做了全面的回顧，以粗線條的方式介紹了制造這些不可缺少的封裝結(jié)構(gòu)時用到的各種材料和工藝。雖然IC的物理結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、I

2、/O數(shù)量差異很大，但是IC封裝的作用和功能卻差別不大，封裝的目的也相當(dāng)?shù)囊恢?。作為“芯片的保護(hù)者”，封裝起到了好幾個作用，歸納起來主要有兩個根本的功能：1)保護(hù)芯片，使其免受物理損傷；2)重新分布I/O，獲得更易于在裝配中處理的引腳節(jié)距。封裝還有其他一些次要的作用，比如提供一種更易于標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)，為芯片提供散熱通路，使芯片避免產(chǎn)生粒子造成的軟錯誤，以及提供一種更方便于測試和老化試驗的結(jié)構(gòu)。封裝還能用于多個IC的互連?？梢允褂靡€鍵合技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)的互連技術(shù)來直接進(jìn)行互連?；蛘咭部捎梅庋b提供的互連通路，如混合封裝技術(shù)、多芯片組件（MCM）、系統(tǒng)級封裝（SiP）以及更廣泛的系統(tǒng)體積小型化和互連(VSM

3、I)概念所包含的其他方法中使用的互連通路，來間接地進(jìn)行互連。隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)器件和片上實驗室（lab-on-chip）器件的不斷發(fā)展，封裝起到了更多的作用：如限制芯片與外界的接觸、滿足壓差的要求以及滿足化學(xué)和大氣環(huán)境的要求。人們還日益關(guān)注并積極投身于光電子封裝的研究，以滿足這一重要領(lǐng)域不斷發(fā)展的要求。最近幾年人們對IC封裝的重要性和不斷增加的功能的看法發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，IC封裝已經(jīng)成為了和IC本身一樣重要的一個領(lǐng)域。這是因為在很多情況下，IC的性能受到IC封裝的制約，因此，人們越來越注重發(fā)展IC封裝技術(shù)以迎接新的挑戰(zhàn)。IC封裝家族雖然有很多方法對IC封裝進(jìn)行分類，但是IC封裝主要

4、可以通過其基本結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行分類和定義。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，IC封裝的兩個主要類別是引線框架式封裝和基板式封裝。還可以將后者進(jìn)一步細(xì)分為有機(jī)層壓基板材料和陶瓷基板材料?，F(xiàn)在還出現(xiàn)了一種封裝類型，它著眼于在圓片上進(jìn)行封裝，被稱作為圓片級封裝（WLP）。封裝在圓片的表面進(jìn)行，這樣就能制成真正意義上的芯片尺寸封裝。在定義了封裝的基本結(jié)構(gòu)之后，繼續(xù)介紹下一級互連中的封裝技術(shù)。比如，以引線框架和雙列直插封裝(DIP)為代表的許多傳統(tǒng)IC封裝，用于針腳插入型焊接裝配。而以針柵陣列（PGA）為代表的其他形式的封裝可插在插孔中。還有一些，如以四方扁平封裝(QFP)、無引腳引線框架封裝和面積接近芯片面積的四方扁平無引

5、腳封裝(QFN)為代表的柔性引腳引線框架封裝，則用于表面貼裝技術(shù)（圖1）。圖1. IC封裝有著許多種尺寸、形狀和引腳數(shù)量，以滿足IC和系統(tǒng)不同的要求。除了以QFP和QFN為代表的四周引腳封裝，還有平面陣列封裝。由于平面陣列封裝本身具有良好的處理高I/O數(shù)和管理I/O端分布的能力，而同時又不會降低性能，所以用平面陣列的方法來形成IC封裝的I/O已經(jīng)變得越來越普及。球柵陣列封裝（BGA）就是平面陣列封裝的典型代表。正是由于這些優(yōu)勢，BGA的身影出現(xiàn)在了從微小尺寸芯片、圓片級封裝到擁有數(shù)千個I/O的大尺寸IC的各個應(yīng)用領(lǐng)域。由于已經(jīng)有了制造有機(jī)層壓基板的劃算的大型制造設(shè)備，所以BGA封裝通常采用這種

6、基板。BGA封裝還經(jīng)常被用于不斷成長的疊層芯片、多芯片和疊層封裝結(jié)構(gòu)之中。多芯片封裝被認(rèn)為是一種有可能替代芯片上系統(tǒng)(SOC)的可行的解決方案?，F(xiàn)在還日益涌現(xiàn)出基于階梯形封裝和雙面互連概念的新的封裝形式（圖2）。圖2. 不同尋常的BGA封裝結(jié)構(gòu)的示意圖（由SiliconPipe公司提供）。IC封裝材料和封裝技術(shù)回顧制造這些各種各樣的IC封裝時用到的材料十分重要。它們的物理性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)構(gòu)成了封裝的基礎(chǔ)，并會最終影響到封裝性能的極限。引線框架封裝和層壓基板封裝結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)有顯而易見的差異；然而，相對于這兩種封裝各不相同的材料性質(zhì)，人們對于封裝性能要求卻基本一致。進(jìn)行一次對于封裝組成要

7、素逐點詳述的回顧會有助于展現(xiàn)封裝中選擇的多樣性和性能需求的復(fù)雜性。按照合乎邏輯的次序，理應(yīng)從引線框架材料開始講起，這是因為使用引線框架的產(chǎn)品仍然在IC封裝中占據(jù)主導(dǎo)地位。引線框架主要用于引線鍵合互連的芯片。能夠焊接引線的表面處理層，如銀或金，被鍍在一個被稱為“內(nèi)部引線鍵合區(qū)”的區(qū)域上。這道工藝采用了局部鍍膜方法。由于貴金屬很難同塑封料結(jié)合，所以這道工藝成本較高。用于IC封裝中的引線框架的金屬材料一般根據(jù)封裝的要求在幾種材料中選取一種。對于陶瓷封裝，一般選擇合金42或Iconel合金作為引線框架材料，因為這些合金與陶瓷材料基板的熱膨脹系數(shù)（CTE）相匹配。因為陶瓷材料的脆性的緣故，CTE匹配對于

8、陶瓷材料很重要。但是，在表面貼裝元件的最后的裝配中，根據(jù)尺寸的不同，低CTE材料會對可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。這是因為這些低CTE材料與大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)的PCB基板的CTE產(chǎn)生失配。雖然高模量、低CTE的金屬材料作為引線框架材料時，能夠在陶瓷封裝和塑料DIP封裝中表現(xiàn)良好，但是在表面貼裝塑料封裝時，銅是一種更好的引線框架材料。因為銅更加柔軟，能夠更好地保護(hù)焊點。銅還具有電導(dǎo)率更高的優(yōu)點。由于產(chǎn)業(yè)界要面對日益迫近的歐洲新標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)，因此對于下一級組裝來說引腳表面處理技術(shù)顯得日益重要。這一問題在過去幾年之中已經(jīng)成為了無數(shù)論文的主題。其重點是尋找一種長久以來一直使用著的且其性質(zhì)已為人所熟悉的鉛錫焊料的替代物。

9、由于未來的供應(yīng)商面臨著激烈的市場競爭，所以并不會存在一個單一的解決方案。在未來的幾年中，人們很有可能對到底采用何種材料作為引線表面處理材料會更加困惑。芯片粘接材料的作用是將芯片固定在襯底之上?？瓷先ナ呛芎唵蔚氖虑?，但是對此的要求視應(yīng)用領(lǐng)域的不同而各不相同。在大多數(shù)情況下，芯片粘接用于芯片面朝上的引線鍵合封裝。這種材料要能夠?qū)幔谟行r候還要能夠?qū)щ?。為了避免在芯片上產(chǎn)生熱積存，芯片粘接工藝應(yīng)該保證在粘接材料中沒有空洞。隨著芯片功耗的不斷提高，這一點會變得越加重要。芯片粘接材料是液態(tài)材料或薄膜材料。它們被設(shè)計成不會脫氣，因為任何脫氣產(chǎn)物重新沉積在焊盤上都會降低引線鍵合的質(zhì)量。芯片粘接材料的還起

10、著應(yīng)力緩沖層的作用，用以防止芯片由于與基板的CTE失配而產(chǎn)生斷裂。如果選取的芯片粘接材料合適，就能夠保證在芯片尺寸封裝（CSP）中在芯片下面重新分布的I/O的可靠性。經(jīng)過改良的芯片粘接材料還用于倒裝焊互連中。在這種應(yīng)用中，IC通常有凸點，而粘附層中分布有導(dǎo)電顆粒。這種類型的芯片粘接材料也被稱作各向異性導(dǎo)電膠。再回到引線鍵合封裝。在引線鍵合技術(shù)中，主要有三種焊接技術(shù)：熱壓焊、熱超聲球焊和室溫超聲楔焊。但只有后兩種焊接技術(shù)現(xiàn)在仍然在被廣泛采用。在熱超聲焊中普遍采用金絲。銅絲是另外一種可用的材料，但是需要在富含氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行焊接。鋁絲則常用在低成本的楔焊中。層壓基板材料可以替代引線框架用于IC封裝

11、。它經(jīng)常出現(xiàn)在I/O數(shù)很多或者對性能要求很高的封裝中。從上世紀(jì)70年代末開始，基板應(yīng)用在板上芯片（chip-on-board）中。實際上，當(dāng)仔細(xì)觀察板上芯片時，你會清楚地發(fā)現(xiàn)它包含有封裝的所有基本元素，可以說它根本上是“現(xiàn)場封裝”。層壓基板封裝結(jié)構(gòu)現(xiàn)在仍在使用中，并且是一種十分重要的IC封裝手段。它可以作為厚膜陶瓷基板和薄膜陶瓷基板的一種低成本的替代品。新型的高溫有機(jī)層壓基板受到人們的青睞，不僅因為它們的成本很低，而且它們的電學(xué)性能也更加優(yōu)越（如較低的介電常數(shù)）。圖3. 各種不同類型的封裝有著一些共同的特點。封裝的重點就是進(jìn)行密封并將輸入輸出端重新安排成一個更加有用的結(jié)構(gòu)。塑封料是IC封裝材料

12、中的最后一個組成部分。引線框架主要重新分配了具有精細(xì)引腳節(jié)距的芯片I/O，而塑封料則具有另外的作用。它的主要作用就是保護(hù)芯片和脆弱的互連線免受物理損害和外界環(huán)境的不利影響。塑封料的使用一定要謹(jǐn)慎而精確，以免產(chǎn)生引線偏移（沖絲），從而造成引線間的短路。IC封裝中有三種主要的塑封料。第一種是環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂混合物。作為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中常用的樹脂材料，環(huán)氧樹脂也是如今最為常見的一種有機(jī)樹脂塑封料。環(huán)氧樹脂具有良好的綜合性能和熱性能，而且成本相對較低。硅樹脂材料是IC封裝中另一種常用的塑封料。盡管硅樹脂的制造工藝和固化工藝同有機(jī)樹脂的相似，但是由于硅樹脂是含硅的，而不是含碳的，所以它們不能被稱為是有機(jī)

13、樹脂。硅樹脂有兩個主要的種類：溶劑型硅樹脂和室溫下可硫化的（RTV）硅樹脂。按照硅樹脂種類的不同，它們的固化機(jī)理也不相同。RTV可以通過暴露在潮濕的環(huán)境下（室內(nèi)的濕度）或者加入催化劑來進(jìn)行固化。相反，溶劑型硅樹脂常通過加熱使溶劑蒸發(fā)來進(jìn)行固化。硅樹脂在一定溫度范圍內(nèi)(從-65到150)是柔性的，這就使得它在需要柔性材料的芯片尺寸封裝（CSP）中受到青睞。最后一種基本塑封料是聚酰亞胺。聚酰亞胺在IC封裝中用作塑封料并不多見。它常用于芯片粘接之中。聚酰亞胺擁有的高溫性能使其能夠在高溫環(huán)境中得到應(yīng)用。隨著歐盟法規(guī)規(guī)定要采用一種新材料來替代傳統(tǒng)的焊料，塑封料現(xiàn)在正面臨著要與新焊料相匹配的問題。能夠滿足

14、歐盟法律規(guī)定的高錫含量的焊料對高溫有著嚴(yán)格的要求，這就導(dǎo)致了其對于濕度更高的敏感性。根據(jù)電子工程設(shè)計發(fā)展聯(lián)合會議（JEDEC）中對濕度敏感性的規(guī)定，現(xiàn)在大多數(shù)的材料在這個指標(biāo)上低了兩個等級。在封裝時需要更長時間的預(yù)烘焙以除去濕氣來防止爆米花開裂現(xiàn)象或殘留濕氣在回流時爆炸性地外泄。表1  IC封裝中使用的材料的列表。請注意各種基本類型的IC封裝大都采用了同樣的材料結(jié)論這篇回顧著重揭示了IC封裝技術(shù)在電子產(chǎn)業(yè)中所發(fā)揮的重要作用，并論證了IC封裝在電子系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域中所處的無可辯駁的重要地位。隨著I/O數(shù)量的增加和器件性能要求的不斷提高，可供選擇的封裝類型也越來越多，為那些十分困難的問題提供

15、了解決方案。但它也是對那些尋求單一標(biāo)準(zhǔn)的努力的一種詛咒?？梢源_切預(yù)見的是，總有一天標(biāo)準(zhǔn)會變得不再那么重要，尤其在IC、封裝和基板一體化設(shè)計的概念變得普及之后更是如此。雖然客戶定制化設(shè)計會變得更加常見，但是用于制造電子產(chǎn)業(yè)鏈中十分重要的具有紐帶性質(zhì)的封裝產(chǎn)品的工藝和材料卻會相對地保持穩(wěn)定，只有那些能夠創(chuàng)造巨大效益的研發(fā)才能被IC封裝技術(shù)所接受。作者：Joseph Fjelstad, SiliconPipe公司半導(dǎo)體封裝技術(shù)向高端演進(jìn)半導(dǎo)體器件有許多封裝形式，按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級封裝三類。從DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技術(shù)指標(biāo)

16、一代比一代先進(jìn)?？傮w說來，半導(dǎo)體封裝經(jīng)歷了三次重大革新：第一次是在上世紀(jì)80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，它極大地提高了印刷電路板上的組裝密度；第二次是在上世紀(jì)90年代球型矩陣封裝的出現(xiàn)，滿足了市場對高引腳的需求，改善了半導(dǎo)體器件的性能；芯片級封裝、系統(tǒng)封裝等是現(xiàn)在第三次革新的產(chǎn)物，其目的就是將封裝面積減到最小。高級封裝實現(xiàn)封裝面積最小化芯片級封裝CSP。幾年之前封裝本體面積與芯片面積之比通常都是幾倍到幾十倍，但近幾年來有些公司在BGA、TSOP的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而使得封裝本體面積與芯片面積之比逐步減小到接近1的水平，所以就在原來的封裝名稱下冠以芯片級封裝以用來區(qū)別以前的封裝。就目前來看，

17、人們對芯片級封裝還沒有一個統(tǒng)一的定義，有的公司將封裝本體面積與芯片面積之比小于2的定為CSP，而有的公司將封裝本體面積與芯片面積之比小于1.4或1.2的定為CSP。目前開發(fā)應(yīng)用最為廣泛的是FBGA和QFN等，主要用于內(nèi)存和邏輯器件。就目前來看，CSP的引腳數(shù)還不可能太多，從幾十到一百多。這種高密度、小巧、扁薄的封裝非常適用于設(shè)計小巧的掌上型消費(fèi)類電子裝置。CSP封裝具有以下特點：解決了IC裸芯片不能進(jìn)行交流參數(shù)測試和老化篩選的問題；封裝面積縮小到BGA的1/4至1/10；延遲時間縮到極短；CSP封裝的內(nèi)存顆粒不僅可以通過PCB板散熱，還可以從背面散熱，且散熱效率良好。就封裝形式而言，它屬于已有

18、封裝形式的派生品，因此可直接按照現(xiàn)有封裝形式分為四類：框架封裝形式、硬質(zhì)基板封裝形式、軟質(zhì)基板封裝形式和芯片級封裝。多芯片模塊MCM。20世紀(jì)80年代初發(fā)源于美國，為解決單一芯片封裝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)基板上組成多種多樣的電子模塊系統(tǒng)，從而出現(xiàn)多芯片模塊系統(tǒng)。它是把多塊裸露的IC芯片安裝在一塊多層高密度互連襯底上，并組裝在同一個封裝中。它和CSP封裝一樣屬于已有封裝形式的派生品。多芯片模塊具有以下特點：封裝密度更高，電性能更好，與等效的單芯片封裝相比體積更小。如果采用傳統(tǒng)的單個芯片封裝的形式分別焊接在印刷電路板上，則芯片之間布線

19、引起的信號傳輸延遲就顯得非常嚴(yán)重，尤其是在高頻電路中，而此封裝最大的優(yōu)點就是縮短芯片之間的布線長度，從而達(dá)到縮短延遲時間、易于實現(xiàn)模塊高速化的目的。WLCSP,此封裝不同于傳統(tǒng)的先切割晶圓，再組裝測試的做法，而是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后再切割。它有著更明顯的優(yōu)勢：首先是工藝大大優(yōu)化，晶圓直接進(jìn)入封裝工序，而傳統(tǒng)工藝在封裝之前還要對晶圓進(jìn)行切割、分類；所有集成電路一次封裝，刻印工作直接在晶圓上進(jìn)行，設(shè)備測試一次完成，有別于傳統(tǒng)組裝工藝；生產(chǎn)周期和成本大幅下降，芯片所需引腳數(shù)減少，提高了集成度；引腳產(chǎn)生的電磁干擾幾乎被消除，采用此封裝的內(nèi)存可以支持到800MHz的頻率，最大容量可達(dá)1GB

20、，所以它號稱是未來封裝的主流。它的不足之處是芯片得不到足夠的保護(hù)。表面貼片封裝降低PCB設(shè)計難度表面貼片封裝是從引腳直插式封裝發(fā)展而來的，主要優(yōu)點是降低了PCB電路板設(shè)計的難度，同時它也大大降低了其本身的尺寸大小。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。表面貼片封裝根據(jù)引腳所處的位置可分為：Single-ended(引腳在一面)、Dual(引腳在兩邊)、Quad(引腳在四邊)、Bottom(引腳在下面)、BGA(引腳排成矩陣結(jié)構(gòu))及其他。Single-ended。此封裝形式的特點是引腳全部在一邊，而且引腳的數(shù)量通常比較少。它又可分為：導(dǎo)熱型，像常用的功率三極管，只有三個引腳排

21、成一排，其上面有一個大的散熱片；COF是將芯片直接粘貼在柔性線路板上(現(xiàn)有的用Flip-Chip技術(shù))，再經(jīng)過塑料包封而成，它的特點是輕而且很薄，所以當(dāng)前被廣泛用在液晶顯示器(LCD)上，以滿足LCD分辨率增加的需要。其缺點一是Film的價格很貴，二是貼片機(jī)的價格也很貴。Dual。此封裝形式的特點是引腳全部在兩邊，而且引腳的數(shù)量不算多。它的封裝形式比較多，又可細(xì)分為SOT、SOP、SOJ、SSOP、HSOP及其他。SOT系列主要有SOT-23、SOT-223、SOT25、SOT-26、SOT323、SOT-89等。當(dāng)電子產(chǎn)品尺寸不斷縮小時，其內(nèi)部使用的半導(dǎo)體器件也必須變小，更小的半導(dǎo)體器件使得

22、電子產(chǎn)品能夠更小、更輕、更便攜，相同尺寸包含的功能更多。SOT封裝既大大降低了高度，又顯著減小了PCB占用空間。小尺寸貼片封裝SOP。飛利浦公司在上世紀(jì)70年代就開發(fā)出小尺寸貼片封裝SOP，以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。SOP引腳數(shù)在幾十個之內(nèi)。薄型小尺寸封裝TSOP。它與SOP的最大區(qū)別在于其厚度很薄，只有1mm，是SOJ的1/3；由于外觀輕薄且小，適合高頻使用。它以較強(qiáng)的可操作性和較高的可靠性征服了業(yè)界，大部分的S

23、DRAM內(nèi)存芯片都是采用此TSOP封裝方式。TSOP內(nèi)存封裝的外形呈長方形，且封裝芯片的周圍都有I/O引腳。在TSOP封裝方式中，內(nèi)存顆粒是通過芯片引腳焊在PCB板上的，焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對困難。而且TSOP封裝方式的內(nèi)存在超過150MHz后，會有很大的信號干擾和電磁干擾。J形引腳小尺寸封裝SOJ。引腳從封裝主體兩側(cè)引出向下呈J字形，直接粘著在印刷電路板的表面，通常為塑料制品，多數(shù)用于DRAM和SRAM等內(nèi)存LSI電路，但絕大部分是DRAM。用SOJ封裝的DRAM器件很多都裝配在SIMM上。引腳中心距1.27mm，引腳數(shù)從20至40不等。四邊引腳扁平封裝QF

24、P。QFP是由SOP發(fā)展而來，其外形呈扁平狀，引腳從四個側(cè)面引出，呈海鷗翼(L)型，鳥翼形引腳端子的一端由封裝本體引出，而另一端沿四邊布置在同一平面上。它在印刷電路板(PWB)上不是靠引腳插入PWB的通孔中，所以不必在主板上打孔，而是采用SMT方式即通過焊料等貼附在PWB上，一般在主板表面上有設(shè)計好的相應(yīng)管腳的焊點，將封裝各腳對準(zhǔn)相應(yīng)的焊點，即可實現(xiàn)與主板焊接。因此，PWB兩面可以形成不同的電路，采用整體回流焊等方式可使兩面上搭載的全部元器件一次鍵合完成，便于自動化操作，實裝的可靠性也有保證。這是目前最普遍采用的封裝形式。此種封裝引腳之間距離很小、管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種

25、封裝形式。其引腳數(shù)一般從幾十到幾百，而且其封裝外形尺寸較小、寄生參數(shù)減小、適合高頻應(yīng)用。該封裝主要適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線。但是由于QFP的引線端子在四周布置，且伸出PKG之外，若引線間距過窄，引線過細(xì)，則端子難免在制造及實裝過程中發(fā)生變形。當(dāng)端子數(shù)超過幾百個，端子間距等于或小于0.3mm時，要精確地搭載在電路圖形上，并與其他電路組件一起采用再流焊一次完成實裝，難度極大，致使價格劇增，而且還存在可靠性及成品率方面的問題。采用J字型引線端子的PLCC等可以緩解一些矛盾，但不能從根本上解決QFP的上述問題。由QFP衍生出來的封裝形式還有LCCC、PLCC以及TAB等。此封裝的基材

26、有陶瓷、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看，塑料封裝占絕大部分，當(dāng)沒有特別表示出材料時，多數(shù)情況為塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引腳LSI封裝。QFP封裝的缺點是：當(dāng)引腳中心距小于0.65mm時，引腳容易彎曲。為了防止引腳變形，現(xiàn)已出現(xiàn)了幾種改進(jìn)的QFP品種。塑料四邊引腳扁平封裝PQFP。芯片的四周均有引腳，其引腳數(shù)一般都在100以上，而且引腳之間距離很小，管腳也很細(xì)，一般大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路采用這種封裝形式。用這種形式封裝的芯片，必須采用表面安裝設(shè)備技術(shù)(SMT)將芯片邊上的引腳與主板焊接起來。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、芯

27、片面積與封裝面積比值較小等優(yōu)點。帶引腳的塑料芯片載體PLCC。它與LCC相似，只是引腳從封裝的四個側(cè)面引出，呈丁字形，是塑料制品。引腳中心距1.27mm，引腳數(shù)從18到84。J形引腳不易變形，比QFP容易操作，但焊接后的外觀檢查較為困難。它與LCC封裝的區(qū)別僅在于前者用塑料，后者用陶瓷，但現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)用陶瓷制作的J形引腳封裝和用塑料制作的無引腳封裝。無引腳芯片載體LCC或四側(cè)無引腳扁平封裝QFN。指陶瓷基板的四個側(cè)面只有電極接觸而無引腳的表面貼裝型封裝。由于無引腳，貼裝占有面積比QFP小，高度比QFP低，它是高速和高頻IC用封裝。但是，當(dāng)印刷基板與封裝之間產(chǎn)生應(yīng)力時，在電極接觸處就不能得到緩解

28、，因此電極觸點難于做到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(dāng)有LCC標(biāo)記時基本上都是陶瓷QFN，塑料QFN是以玻璃環(huán)氧樹脂為基板基材的一種低成本封裝。球型矩陣封裝BGA。BGA封裝經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實用化階段，目前已成為最熱門的封裝。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對集成電路的封裝要求越來越嚴(yán)格。這是因為封裝關(guān)系到產(chǎn)品的性能，當(dāng)IC的頻率超過100MHz時，傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的交調(diào)噪聲"Cross-Talk Noise"現(xiàn)象，而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208腳時，傳統(tǒng)的封裝方式有其難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片皆轉(zhuǎn)

29、而使用BGA封裝。BGA一出現(xiàn)便成為CPU、高引腳數(shù)封裝的最佳選擇。BGA封裝的器件絕大多數(shù)用于手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及通信設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、微機(jī)、筆記本計算機(jī)、PAD和各類平板顯示器等高檔消費(fèi)市場。BGA封裝的優(yōu)點有：1.輸入輸出引腳數(shù)大大增加，而且引腳間距遠(yuǎn)大于QFP，加上它有與電路圖形的自動對準(zhǔn)功能，從而提高了組裝成品率；2.雖然它的功耗增加，但能用可控塌陷芯片法焊接，它的電熱性能從而得到了改善，對于集成度很高和功耗很大的芯片，采用陶瓷基板，并在外殼上安裝微型排風(fēng)扇散熱，從而可達(dá)到電路的穩(wěn)定可靠工作；3.封裝本體厚度比普通QFP減少1/2以上，重量減輕3/4以上；4.寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，使用

30、頻率大大提高;5.組裝可用共面焊接，可靠性高。BGA封裝的不足之處：BGA封裝仍與QFP、PGA一樣，占用基板面積過大；塑料BGA封裝的翹曲問題是其主要缺陷，即錫球的共面性問題。共面性的標(biāo)準(zhǔn)是為了減小翹曲，提高BGA封裝的特性，應(yīng)研究塑料、粘片膠和基板材料，并使這些材料最佳化。同時由于基板的成本高，而使其價格很高。小型球型矩陣封裝Tiny-BGA。它與BGA封裝的區(qū)別在于它減少了芯片的面積，可以看成是超小型的BGA封裝，但它與BGA封裝比卻有三大進(jìn)步：由于封裝本體減小，可以提高印刷電路板的組裝密集度；芯片與基板連接的路徑更短，減小了電磁干擾的噪音，能適合更高的工作頻率；具有更好的散熱性能。微型

31、球型矩陣封裝mBGA。它是BGA的改進(jìn)版，封裝本體呈正方形，占用面積更小、連接短、電氣性能好、不易受干擾，所以這種封裝會帶來更好的散熱及超頻性能，但制造成本極高。插入式封裝主要針對中小規(guī)模集成電路引腳插入式封裝。此封裝形式有引腳出來，并將引腳直接插入印刷電路板中，再由浸錫法進(jìn)行波峰焊接，以實現(xiàn)電路連接和機(jī)械固定。由于引腳直徑和間距都不能太細(xì)，故印刷電路板上的通孔直徑、間距乃至布線都不能太細(xì)，而且它只用到印刷電路板的一面，從而難以實現(xiàn)高密度封裝。它又可分為引腳在一端的封裝形式(Single ended)、引腳在兩端的封裝形式(Double ended)和引腳矩陣封裝(Pin Grid Array

32、)。引腳在一端的封裝形式大概又可分為三極管的封裝形式和單列直插封裝形式。典型的三極管引腳插入式封裝形式有TO-92、TO-126、TO-220、TO-251、TO-263等，主要作用是信號放大和電源穩(wěn)壓。單列直插式封裝SIP。引腳只從封裝的一個側(cè)面引出，排列成一條直線，引腳中心距通常為2.54mm，引腳數(shù)最多為二三十，當(dāng)裝配到印刷基板上時封裝呈側(cè)立狀。其吸引人之處在于只占據(jù)很少的電路板面積，然而在某些體系中，封閉式的電路板限制了SIP封裝的高度和應(yīng)用，加上沒有足夠的引腳，性能不能令人滿意。多數(shù)為定制產(chǎn)品，它的封裝形狀還有ZIP和SIPH。引腳在兩端的封裝形式大概又可分為雙列直插式封裝、Z形雙列直插式封裝和收縮型雙列直插式封裝等。雙列直插式封裝DIP。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100。DIP封裝的芯片有兩排引腳，分布于兩側(cè)，且呈直線平行布置，引腳間距為2.54mm，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。此封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應(yīng)特別小心，以免損壞管腳。它的封裝結(jié)構(gòu)形式有：多層陶瓷雙列直插式