集成电路封装技术简介

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1、集成电路芯片封装技术简介口从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处理器芯片以來，在20多年时间内，CPU从Intel4004>80286、80386、80486发展到Pentium和PentiumII,数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上，接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造技术的规模由SSLMSLLSI、VLSI达到ULSI。封装的输入/输岀(I/O)引脚从几十根，逐渐增加到几百根，下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天覆地的变化。对于CPU,很多人已经很熟悉了，286、

2、386^486、PentiumPentiumII、Celeron>K6^K6-2相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装，知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且述是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁-芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成屯路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA

3、到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进，包折芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性捉高，使用更加方便等等。下面将对具体的封装形式作详细说明。一、DTP封装70年代流行的是双列直插封装，简称DIP(DualIn-linePackage)oDIP(DualIn-linePackage)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均釆用这种封装形式，英引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片冇两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插

4、在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DTP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。DIP封装具有以下特点：1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。2.芯片而积与封装而积Z间的比值较大，故体积也较大。Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。DIP封装结构具冇以下特点：1•适合PCB的穿孔安装；2.比TO型封装易于对PCB布线；3.操作方便。DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封

5、装式)。衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积Z比，这个比值越接近1越好。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装(PDTP)的CPU为例，其芯片面积/封装面积二3X3/15.24X50-1：86,离1相差很远。不难看出，这种封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。Intel公司这期间的CPU如8086、80286都釆用PD1P封装。二、芯片载体封装80年代出现了芯片载体圭寸装，其中冇陶瓷无引线芯片载体LCCC(LeadlessCeramicChipCarrier)s塑料有引线芯片载体PLCC(PlasticLeadedChi

6、pCarrier)s小尺寸封装SOP(SmallOutlinePackage)>塑料四边引出扁平封装PQFP(PlasticQuadFlatPackage)o以0・5mm焊区中心距,208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例,外形尺寸28X28mm,芯片尺寸10X10mm,则芯片面积/封装面积=10X10/28X28=1：7.8,由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是：1.适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线；2.封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用；3.操作方便；4•可靠性高。在这期间，Intel公司的CPU,如Tntel80386就采用塑

7、料四边引出扁平封装PQFP。三、BGA封装90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现,硅单芯片集成度不断捉高，对集成电路封装要求更加严格，1/0引脚数急剧增加，功耗也随Z增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基砒上,又增添了新的品种一球栅阵列封装，简称BGA(BallGridArrayPackage)。BGA-tl］现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有：1.1/0引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP,从而捉高了组