集成电路封装常见的类型，有何特点？

1万 · 2021-11-14 09:18

一、什么是集成电路的封装？
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、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还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电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI（Large Scalc Integration）集成电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 到 CSP，再到MCM，技术指标一代比一代先进，包括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，耐温性能越来好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减轻，可靠性提高，使用更加方便等。

二、集成电路封装有哪些常见的类型？
集成电路封装常见的有如下类型：DIP双列直插式、PQFP组件封装式、MSOP微型小外形封装、PGPGA插针网格式、CSP芯片尺寸式和MCM多芯片模块式。

三、什么是DIP双列直插式集成电路封装？它有何特点？
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，须插入到具有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，DIP封装有如下特点。
（1）适合在PCB上穿孔焊接，操作方便。
（2）封装面积与芯片面积之间的比值较大，故体积也较大。

四、什么是PQFP组件式封装和PFP方式封装？它们有何特点？
PQFP（Plastic Quad Flat Package）组件式封装的芯片引脚之间距离很小，引脚很细，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引脚的焊点。将芯片各引脚对准相应的焊点，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）方式封装与PQFP方式基本相同。唯一的区别是PQFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。

PQFP方式和PFP方式封装有如下特点。
（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。

五、什么是MSOP微型小外形封装？
MSOP（Miniature Small Outline Package）微型小外形封装是一种电子元器件的封装装形式，就是两侧具有翼形或J形短引线的一种表面组装元器件的封装形式。

MSOP微型小外形封装广泛应用于8个引脚、10个引脚、12个引脚及最多16个引脚的集成电路的封装。MSOP微型小外形封装的两个相邻引脚之间的间距仅为0.5mm，区别于SOP（Small Outline Package）小外形封装是一种很常见的元器件形式，表面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状（L字形）。材料有塑料和陶瓷两种，始于20世纪70年代末期。
SOP封装的应用范围很广，而且以后逐渐派生出SOJ封装（J型引脚小外形封装）、TSOP封装（薄小外形封装）、VSOP封装（甚小外形封装）、SSOP封装（缩小型SOP）、TSSOP封装（薄的缩小型SOP）

六、什么是PGA插针网格式集成电路封装？它有何特点？
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芯片只要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插针网格方式封装有如下特点。
（1）插拔操作更方便，可靠性高。
（2）可适应更高的频率。

七、什么是BGA球栅阵列式集成电路封装？它有何特点？
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，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（串扰）”现象，而且当IC的引脚数大于208Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高引脚数芯片（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以下五大类。
（1）PBGA（Plastic BGA）基板：一般为2～4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，PentiumⅡ、Ⅲ、Ⅳ处理器均采用这种封装形式。
（2）CBGA（Ceramic BGA）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（Flip Chip，简称FC）的安装方式。Intel系列CPU中，PentiumI、PentiumⅡ、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。
（3）FCBGA（Filp Chip BGA）基板：硬质多层基板。
（4）TBGA（Tape BGA）基板：基板为带状软质的1～2层PCB电路板。
（5）CDPBGA（Carity Down PBGA）基板：是指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。
BGA（Ball Grid Array Package）封装具有如下特点。
（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BBGA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。

八、什么是CSP芯片尺寸式集成电路封装？它有何特点？
随着全球电子产品个性化、轻巧化蔚然成风，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，做到了裸芯片尺寸有多大，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封装又可分为以下四类。
（1）Lead Frame Type（传统导线架形式）：代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达（Goldstar）等公司。
（2）Rigid Interposer Type（硬质内插板型）：代表厂商有摩托罗拉拉、索尼、东芝、松下等公司。
（3）Flexible Interposer Type（软质内插板型）：最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS公司的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公司。
（4）Wafer 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、三菱电子等公司。
CSP封装的特点如下。
（1）可满足芯片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）极大地缩短延短延迟时间。
CSP封装适用于引脚数少的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、蓝牙（Bluetooth）等新兴产品中。

九、什么是MCM多芯片模块式集成电路封装？它有何特点？
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，在高密度多层互连基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM（Multi Chip Module）多芯片模块系统。