技術(shù)規(guī)范知識(shí)72

1、 . . . . 15/15 . . 淺談芯片封裝技術(shù)很多關(guān)注電腦核心配件發(fā)展的朋友都會(huì)注意到，一般新的CPU存以與芯片組出現(xiàn)時(shí)都會(huì)強(qiáng)調(diào)其采用新的封裝形式，不過(guò)很多人對(duì)封裝并不了解。其實(shí)，所謂封裝就是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保持芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用。 V+CnK8aWk96* 而且芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印制板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接，從而實(shí)現(xiàn)部芯片與外部電路的連接。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。 ,GWpi ! )%ql*S:

2、由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。 因此，封裝對(duì)CPU以與其他芯片都有著重要的作用。 FTu;&J6 mZi$# b! 封裝時(shí)主要考慮的因素：芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近1：1。引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾，提高性能?；谏岬囊?，封裝越薄越好。下面，就讓我們通過(guò)圖例，來(lái)了解一下一些比較有代表性的封裝的具體情況吧。 S4|f O- 一、CPU的封裝方式 *goAyJIbm m4/;CCPU封裝是CPU生產(chǎn)過(guò)程中的最后一道工序，封裝是采用特定的材料將CPU芯片或CPU

3、模塊固化在其中以防損壞的保護(hù)措施，一般必須在封裝后CPU才能交付用戶使用。 |U vUtm 6A/9 G/B CPU的封裝方式取決于CPU安裝形式和器件集成設(shè)計(jì)，從大的分類來(lái)看通常采用Socket插座進(jìn)行安裝的CPU使用PGA(柵格陣列)方式封裝，而采用Slot x槽安裝的CPU則全部采用SEC(單邊接插盒)的形式封裝。現(xiàn)在還有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術(shù)。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，目前CPU封裝技術(shù)的發(fā)展方向以節(jié)約成本為主。下面我們就一起來(lái)看看幾種有代表性的CPU封裝方式。 ,VEPwNcW )!

4、_H6.) 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(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)。將芯片各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)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(lái)的。而相似的PFP(Plastic Flat Package)方式封裝的芯片與QFP方式基本一樣。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(zhǎng)方形。QFP/PFP封裝適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線以與高頻使用，可靠性較高，封裝面積也比較小。 W_2mbZz, pE;zKg 2、PGA(Pin Grid Array)引腳網(wǎng)格陣列封裝 :15X*.S-V +bm2H

5、PGA封裝也叫插針網(wǎng)格陣列封裝技術(shù)(Ceramic Pin Grid Arrau Package)，目前CPU的封裝方式基本上是采用PGA封裝，在芯片下方圍著多層方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針是沿芯片的四周，間隔一定距離進(jìn)行排列的，根據(jù)管腳數(shù)目的多少，可以圍成25圈。它的引腳看上去呈針狀，是用插件的方式和電路板相結(jié)合。 tc hfxBhZhk 安裝時(shí)，將芯片插入專門的PGA插座。PGA封裝具有插拔操作更方便，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是耗電量較大。從486的芯片開始，出現(xiàn)的一種ZIF(Zero Insertion Force Socket，零插拔力的插座)的CPU插座，使用該封裝技術(shù)的CPU可以很容易

6、、輕松地插入插座中，然后將搬手壓回原處，利用插座本身的特殊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的擠壓力，將CPU的管腳與插座牢牢的接觸，絕對(duì)不會(huì)存在接觸不良的問(wèn)題。而拆卸CPU芯片只需將插座的搬手輕輕抬起，則壓力解除，CPU芯片即可輕松取出。 專門用來(lái)安裝和拆卸PGA封裝的CPU。 +K6Uq; b3? kG PGA也衍生出多種封裝方式，比較常見的有以下幾種： gl4#x2S z5IjQ OPGA(Organic pin grid Array，有機(jī)管腳陣列)：這種封裝的基底使用的是玻璃纖維，類似印刷電路板上的材料。 此種封裝方式可以降低阻抗和封裝成本。OPGA封裝拉近了外部電容和處理器核的距離，可以更好地改善核供電和過(guò)濾

7、電流雜波。AMD公司的AthlonXP系列CPU大多使用此類封裝。 J6W4N6e7N ZE5IH!.A mPGA：微型PGA封裝，目前只有AMD公司的Athlon 64和英特爾公司的Xeon(至強(qiáng))系列CPU等少數(shù)產(chǎn)品所采用，而且多是些高端產(chǎn)品，是種先進(jìn)的封裝形式。 n?Ngd(qw j |Z/Y-1) CPGA：也就是常說(shuō)的瓷封裝，全稱為Ceramic PGA。主要在Thunderbird(雷鳥)核心和“Palomino”核心的Athlon處理器上采用。 8 w1R P&n#iFS FC-PGA：這種封裝是反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列的縮寫，這種封裝中有針腳插入插座。這些芯片被反轉(zhuǎn)，以至片?；驑?gòu)成

8、計(jì)算機(jī)芯片的處理器部分被暴露在處理器的上部。通過(guò)將片模暴露出來(lái)，使熱量解決方案可直接用到片模上，這樣就能實(shí)現(xiàn)更有效的芯片冷卻。為了通過(guò)隔絕電源信號(hào)和接地信號(hào)來(lái)提高封裝的性能，F(xiàn)C-PGA 處理器在處理器的底部的電容放置區(qū)域(處理器中心)安有離散電容和電阻。芯片底部的針腳是鋸齒形排列的。此外，針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。FC-PGA 封裝用于奔騰 III 和英特爾 賽揚(yáng) 處理器，它們都使用 370 針。 we(CLX Q2pl2 zm=)w 采用TinyBGA封裝芯片可抗高達(dá)300MHz的外頻，而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術(shù)最高只可抗150MHz的外頻。TinyBGA封裝的存其厚

9、度也更薄(封裝高度小于0.8mm)，從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此，TinyBGA存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率，非常適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性極佳。 )qeuO+ _v0zw 3、BLP(Bottom Lead PacKage)底部引交封裝 p:p)+M|5N Gu0&RG 樵風(fēng)(ALUKA)金條的存顆粒采用特殊的BLP封裝方式，該封裝技術(shù)在傳統(tǒng)封裝技術(shù)的基礎(chǔ)上采用一種逆向電路，由底部直接伸出引腳，其優(yōu)點(diǎn)就是能節(jié)省約90%電路，使封裝尺寸電阻與芯片表面溫度大幅下降。和傳統(tǒng)的TSOP封裝的存顆粒相比，其芯片面積與填充裝面積之比大于1：1.1，明顯要小很多，不僅高度和面積極小

10、，而且電氣特性得到了進(jìn)一步的提高，制造成本也不高，BLP封裝與KINGMAX的TINY-BGA封裝比較相似，BLP的封裝技術(shù)使得電阻值大幅下降，芯片溫度也大幅下降，可穩(wěn)定工作的頻率更高。 XB-/ -# A-vFq 4、TSOP(Thin Small Outline Package)薄型小尺寸封裝 (mqFt +6Vd TSOP存封裝技術(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，如SDRAM存的集成電路兩側(cè)都有引腳，SGRAM存的集成電路四面都有引腳。TSOP適合用SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))在PCB(印制電路板)上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時(shí)，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動(dòng)

11、) 減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。 =llaV LQ$ 改進(jìn)的TSOP技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于SDRAM存的制造上，不少知名存制造商如三星、現(xiàn)代、Kingston等目前都在采用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行存封裝。不過(guò)，TSOP封裝方式中，存芯片是通過(guò)芯片引腳焊接在PCB板上的，焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB辦傳熱就相對(duì)困難。而且TSOP封裝方式的存在超過(guò)150MHz后，會(huì)產(chǎn)品較大的信號(hào)干擾和電磁干擾。 6 oCg5O ur! 5、BGA(Ball Grid Array)球狀矩陣排列封裝 C;Sugi FCBGA(FilpChipBGA)基板：硬質(zhì)多層基板。 qXE 9ul.:L

12、TBGA(TapeBGA)基板：基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。 MCqf?)cDL p:bW 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))。 KVDm/i4 w(b/#2v BGA封裝的I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式，提高了成品率。而雖然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，另外，它的信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高以與組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。 &(vM?+! i;Nx?6a 2、PQFP(Plastic Quad Flat Package)塑料方型扁平式封裝 n?t?7Ilw% xZsry PQFP封裝的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)?；虺笠?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SMD(表面安裝設(shè)備技術(shù))將芯片邊上的引腳與主板焊接起來(lái)。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(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)。 _vp .$ Swi 將芯片各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)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(lái)的。PQFP封裝適用于SMD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、芯片