芯片封装技术知多少

　　我们经常听说某某芯片采用什么什么的封装方式，在我们的电脑中，存在着各种各样不同处理芯片，那么，它们又是是采用何种封装形式呢？并且这些封装形式又有什么样的技术特点以及优越性呢？那么就请看看下面的这篇文章，将为你介绍个中芯片封装形式的特点和优点。

一、dip双列直插式封装

　　dip(dualin－line package)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)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用dip封装的cpu芯片有两排引脚，需要插入到具有dip结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。dip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.芯片面积与封装面积之间的比值较大，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。

二、qfp塑料方型扁平式封装和pfp塑料扁平组件式封装

　　qfp（plastic quad flat package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用smd（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用smd安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

　　pfp（plastic flat package）方式封装的芯片与qfp方式基本相同。唯一的区别是qfp一般为正方形，而pfp既可以是正方形，也可以是长方形。

qfp/pfp封装具有以下特点：

1.适用于smd表面安装技术在pcb电路板上安装布线。
2.适合高频使用。
3.操作方便，可靠性高。
4.芯片面积与封装面积之间的比值较小。

intel系列cpu中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

三、pga插针网格阵列封装

　　pga(pin grid array package)芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的pga插座。为使cpu能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为zif的cpu插座，专门用来满足pga封装的cpu在安装和拆卸上的要求。

　　zif(zero insertion force socket)是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起，cpu就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊结构生成的挤压力，将cpu的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存在接触不良的问题。而拆卸cpu芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，cpu芯片即可轻松取出。

pga封装具有以下特点：

1.插拔操作更方便，可靠性高。
2.可适应更高的频率。

　　intel系列cpu中，80486和pentium、pentium pro均采用这种封装形式。

四、bga球栅阵列封装

　　随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当ic的频率超过100mhz时，传统封装方式可能会产生所谓的“crosstalk”现象，而且当ic的管脚数大于208 pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用qfp封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用bga(ball grid array package)封装技术。bga一出现便成为cpu、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

bga封装技术又可详分为五大类：

（plasric bga）基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。intel系列cpu中，pentium ii、iii、iv处理器均采用这种封装形式。

（ceramicbga）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（flipchip，简称fc）的安装方式。intel系列cpu中，pentium i、ii、pentium pro处理器均采用过这种封装形式。

（filpchipbga）基板：硬质多层基板。

（tapebga）基板：基板为带状软质的1-2层pcb电路板。

（carity down pbga）基板：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。

bga封装具有以下特点：

1.i/o引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于qfp封装方式，提高了成品率。
2.虽然bga的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。
3.信号传输延迟小，适应频率大大提高。
4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

　　bga封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。1987年，日本西铁城（citizen）公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片（即bga）。而后，摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发bga的行列。1993年，摩托罗拉率先将bga应用于移动电话。同年，康柏公司也在工作站、pc电脑上加以应用。直到五六年前，intel公司在电脑cpu中（即奔腾ii、奔腾iii、奔腾iv等），以及芯片组（如i850）中开始使用bga，这对bga应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。目前，bga已成为极其热门的ic封装技术，其全球市场规模在2000年为12亿块，预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。

五、csp芯片尺寸封装

　　随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到csp(chip size package)。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的ic尺寸边长不大于芯片的1.2倍，ic面积只比晶粒（die）大不超过1.4倍。

csp封装又可分为四类：

frame type(传统导线架形式)，代表厂商有富士通、日立、rohm、高士达（goldstar）等等。
interposer type(硬质内插板型)，代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。
le interposer type(软质内插板型)，其中最有名的是tessera公司的microbga，cts的sim-bga也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气（ge）和nec。
level package(晶圆尺寸封装)：有别于传统的单一芯片封装方式，wlcsp是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括fct、aptos、卡西欧、epic、富士通、三菱电子等。

csp封装具有以下特点：

1.满足了芯片i/o引脚不断增加的需要。
2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。
3.极大地缩短延迟时间。

　　csp封装适用于脚数少的ic，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电（ia）、数字电视（dtv）、电子书（e-book）、无线网络wlan／gigabitethemet、adsl／手机芯片、蓝芽（bluetooth）等新兴产品中。

六、mcm多芯片模块

　　为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用smd技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现mcm(multi chip model)多芯片模块系统。
mcm具有以下特点：

1.封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化。
2.缩小整机/模块的封装尺寸和重量。
3.系统可靠性大大提高。

结束语

　　总之，由于cpu和其他超大型集成电路在不断发展，集成电路的封装形式也不断作出相应的调整变化，而封装形式的进步又将反过来促进芯片技术向前发展。