1、芯片封装概述本人精心整理的文档,文档来自网络本人仅收藏整理如有错误还请自己查证！芯片封装概述 *摘要：本文介绍了芯片封装的演变过程并以 BGA 为重点介绍了当前较为先进的面积阵列封装关键词：封装组装面积阵列封装球栅阵列封装引言随着半导体技术的飞速发展IC 在处理速度上的高速增长处理能力上的增强芯片内部结构日趋复杂因而 IC 制造也遇到挑战其封装形式的小型化与 I0 端数量的增长的矛盾推动封装形式的革新l.封装形式的演变1.1 双列直插式封装 DIP(Dual In-line Package)传统芯片因工艺、功能等诸多因素制约多采用 DIP 形式封装甚至有些采用 SIP(Single In-li
2、ne Package)封装相对于采用 SMD 这样组装所占面积较大给设备小型化带来困难且组装自动化程度较低64 脚 DIP 封装的 IC安装面积为 25.4mm*76.2mm相同端数采用引脚中心距为 0.64mm 无引线器件进行表面安装安装面积为 12.7mm*12.7mm仅为前者的 l121.2 SMT 常用封装1.2.1 小外型封装 SOP(Small Outline Package)SOP 器件又称为 SOIC(Small Outline Integrated Circuit)是 DIP 的缩小形式引线中心距为 1.27mm引脚形式：欧翼型、J 型、I 型常用欧翼型1.2.2 塑封有引线
3、芯片载体 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)塑封有引线芯片载体 PLCC引线中心距为 1.27mm引线呈 J 形向器件下方弯曲有矩形、方形两种PLCC 器件组装面积小引线强度高不易变形多根引线保证了良好的共面性使焊点的一致性得以改善因 J 形引线向下弯曲检修有些不便1.2.3 无引线陶瓷芯片载体 LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)无引线陶瓷芯片载体 LCCC 电极中心距有 1.0mm、1.27mm 两种因为是无引线组装故寄生参数小噪声、延时特性明显改善；亦因无引线应力小焊点易开裂1.2.4 方形扁平封装 QFP(Quad Fl
4、at Package)方形扁平封装 QFP主要应用于 ASIC(Application Of Specific Integrated Circuit)专用集成电路普通引线中心距为 1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm目前亦有采用 0.3mmQFP为保证引出线良好的共面性美国的 QFP 器件四个脚都有一个突出的脚其尺寸超过引出线 O.05mm1.3 小结综合上述介绍IO 数量的增加是以牺牲引线间距为代价间距的缩小给芯片制造、组装工艺提出更高要求难度亦随之增加加之间距亦有极限因此即使 IO 数较多的 QFP 的发展也受到间距极限的限制因而更新型的封装更先进的技术就呼之欲出2新型封装2.
5、1 球栅阵列 BGA(Ball Grid Array)正如 1.3 所述缩小间距不是解决 IO 数增长最有效的解决方案于是便有以封装底面来互连的解决办法这便是面积阵列封装 AAP(Area Array Package)采用 AAP相同 IO 数与组装面积AAP 间距明显较大这使组装容易芯片制造难度下降；相同的组装面积和间距AAP 可使 IO 数增多；若间距、IO 数相同AAP 的组装面积明显较小这使设备的小型化易于实现因此 AAP 成为当前封装的热点和趋势以结构形式划分AAP 可分为 BGA 和 FCBGA 又可分为 PBGA、CBGA、CCGA、TBGA 四类下面分述之2.1.1 塑封球栅阵
6、列 PBGA(Plastic Ball Grid Array)PBGA 是最普遍的 BGA 封装类型其载体为普通的印制板基材如 FR-4 等硅片通过金属丝压焊方式连到载体的上表面然后塑料模压成型有些 PBGA 封装结构中带有空腔称热增强型 BGA简称 EBGA下表面为呈部分或完全分布的共晶组份(37Pb63Sn)的焊球阵列焊球间距通常为 1.0mm、1.27mm、1.5mmPBGA 有以下特点： 其载体与 PCB 材料相同故组装过程二者的热膨胀系数 TCE(Thermal Coefficient Of Expansion)几乎相同即热匹配性良好组装成本低共面性较好易批量组装电性能良好2.1.2
7、 陶瓷球栅阵列 CBGA(Ceramic Ball Grid Array)CBGA 即是以多层陶瓷作载体硅片采用金属丝压焊方式或采用硅片线路面朝下以倒装片方式实现与载体的互联然后用填充物包封起到保护作用陶瓷载体下表面是 90Pb10Sn 的共晶焊球阵列焊球间距常为 1.0mm 和 1.27mmCBGA 具有如下特点： 优良的电性能和热特性密封性较好封装可靠性高共面性好封装密度高因以陶瓷作载体对湿气不敏感封装成本较高组装过程热匹配性能差组装工艺要求较高2.1.3 陶瓷柱栅阵列 CCGA(Ceramic Cloumn Grid Array)CCGA 是 CBGA 的扩展因此在制作工艺性能上与 CB
8、GA 相似不同的是以 90Pb10Sn 焊料柱替代了 CBGA 中的焊球焊料柱的产生减小了组装过程 PCB 与陶瓷载体热性能失配产生的应力但是焊料柱在组装过程中易受到机械损坏CCGA 的典型柱距为 1.27mm2.1.4 载带球栅阵列 TBGA(Tape Ball Grid Array)载带球栅阵列 TBGA 是载带自动键合 TAB(Tape Automated Bonding)技术的延伸TBGA 的载体为铜聚酰亚胺铜的双金属层带(载带)载体上表面分布的铜导线起传输作用下表面的铜层作地线硅片与载体实现互连后将硅片包封起到保护作用载体上的过孔实现上下表面的导通利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形
9、成焊球阵列焊球间距有 1.0mm、1.27mm、1.5mm 几种TBGA 有以下特点： 封装轻、小电性能良组装过程中热匹配性好潮气对其性能有影响2.1.5 小结综合上述介绍BGA 性能明显优于 QFP有良好的电性能高 IO 数各类 BGA 的焊球、柱的组份基本是 90Pb10Sn(PBGA 除外)间距基本上是 1.0mm、l.27mm因此间距还有进一步缩小的空间这样 IO 数将进一步增多这将是 BGA 的发展方向-uBGA亦称之为 CSP(芯片尺寸封装)后面将简要介绍2.2 倒装芯片 FC(F1ip Chip)倒装芯片 FC 即是将芯片的有源面通过分布于上面的焊球与 PCB实现直接互连从而取代
10、金属丝压焊的连接方式因此连接长度减小电路时延也小电性能较好可提供较多 IO 数且芯片外形尺寸小2.3 芯片尺寸封装 CSP(Chip Scale Package)芯片尺寸封装规约为：封装尺寸为芯片本身尺寸大小的 l-1.2倍正如前文所述某种意义上而言CSP 是 BGA 的微小化CSP 尺寸小IO 数高导致间距缩小给组装工艺带来挑战2.4 其它多芯片模块 MCM(Multi-chip Module)是将多个芯片封装在一起从而完成某特定功能的多芯片封装其种类有：MCM-C、MCM-L、MCM-D板载芯片 COB(Chip On Board)技术是适应微组装技术发展的越来越微小的间距无法实现封装因而直接将裸芯片安装到 PCB 板上3结语芯片封装的发展是适应微组装技术 FPT(Fine Pitch Technology)的发展而发展朝轻、薄、小化高 IO 数外形尺寸小引线或焊球间距小的方向发展随着技术的发展性能将进一步提高价格将会下降这样电子组装的新时代将来临整机性能将明显改善?1
