集成电路封装技术
“封裝技術(shù)”是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。以CPU為例，實(shí)際看到的體積和外觀并不是真正的CPU內(nèi)核的大小和面貌，而是CPU內(nèi)核等元件經(jīng)過封裝后的產(chǎn)品。封裝技術(shù)封裝對(duì)于芯片來說是必須的，也是至關(guān)重要的。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。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。封裝也可以說是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一環(huán)
集成電路封裝：
在電子學(xué)金字塔中的位置既是金字塔的尖頂又是金字塔的基座。說它同時(shí)處在這兩種位置都有很充分的根據(jù)。從電子元器件（如晶體管）的密度這個(gè)角度上來說，IC代表了電子學(xué)的尖端。但是IC又是一個(gè)起始點(diǎn)，是一種基本結(jié)構(gòu)單元，是組成我們生活中大多數(shù)電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。同樣，IC不僅僅是單塊芯片或者基本電子結(jié)構(gòu)，IC的種類千差萬(wàn)別（模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路、傳感器等），因而對(duì)于封裝的需求和要求也各不相同
注意事項(xiàng)編輯
1．芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近1：1
2．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
3．基于散熱的要求，封裝越薄越好
作為計(jì)算機(jī)的重要組成部分，CPU的性能直接影響計(jì)算機(jī)的整體性能。而CPU制造工藝的最后一步也是最關(guān)鍵一步就是CPU的封裝技術(shù)，采用不同封裝技術(shù)的CPU，在性能上存在較大差距。只有高品質(zhì)的封裝技術(shù)才能生產(chǎn)出完美的CPU產(chǎn)品。
DIP技術(shù)
DIP封裝（Dual In-line Package），也叫雙列直插式封裝技術(shù)，指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100。DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然，也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞管腳。DIP封裝結(jié)構(gòu)形式有：多層陶瓷雙列直插式DIP，單層陶瓷雙列直插式DIP，引線框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封結(jié)構(gòu)式，陶瓷低熔玻璃封裝式）等。
LED封裝
DIP封裝具有以下特點(diǎn)：
1．適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。
2．芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。
QFP/PFP技術(shù)
QFP技術(shù)的中文含義叫方型扁 [1]? 平式封裝技術(shù)（Plastic Quad Flat Package），QFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大型集成電路都采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般在100個(gè)以上。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)）將芯片與主板焊接起來。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的。
PFP技術(shù)的英文全稱為Plastic Flat Package，中文含義為塑料扁平組件式封裝。用這種技術(shù)封裝的芯片同樣也必須采用SMD技術(shù)將芯片與主板焊接起來。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)管腳的焊盤。將芯片各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊盤，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的。該技術(shù)與上面的QFP技術(shù)基本相似，只是外觀的封裝形狀不同而已。
QFP/PFP封裝具有以下特點(diǎn)：
1. 適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線。
2．封裝外形尺寸較小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應(yīng)用。
3．操作方便，可靠性高。
4．芯片面積與封裝面積之間的比值較小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用這種封裝形式。 [1]?
PGA技術(shù)
該技術(shù)也叫插針網(wǎng)格陣列封裝技術(shù)（Ceramic Pin Grid Arrau Package），由這種技術(shù)封裝的芯片內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列，根據(jù)管腳數(shù)目的多少，可以圍成2～5圈。安裝時(shí)，將芯片插入專門的PGA插座。為了使得CPU能夠更方便的安裝和拆卸，從486芯片開始，出現(xiàn)了一種ZIF CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術(shù)一般用于插拔操作比較頻繁的場(chǎng)合之下。
PGA封裝具有以下特點(diǎn)：
1．插拔操作更方便，可靠性高；
2．可適應(yīng)更高的頻率；
3．如采用導(dǎo)熱性良好的陶瓷基板，還可適應(yīng)高速度、大功率器件要求；
4．由于此封裝具有向外伸出的引腳，一般采用插入式安裝而不宜采用表面安裝；
5．如用陶瓷基板，價(jià)格又相對(duì)較高，因此多用于較為特殊的用途。它又分為陳列引腳型和表面貼裝型兩種。
BGA技術(shù)
BGA技術(shù)（Ball Grid Array Package）即球柵陣列封裝技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)便成為CPU、主板南、北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝占用基板的面積比較大。雖然該技術(shù)的I/O引腳數(shù)增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP，從而提高了組裝成品率。而且該技術(shù)采用了可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能。另外該技術(shù)的組裝可用共面焊接，從而能大大提高封裝的可靠性；并且由該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的封裝CPU信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率可以提高很大。
BGA封裝具有以下特點(diǎn)：
1．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
2．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
3．信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高
4．組裝可用共面焊接，可靠性大大提高
BGA封裝的不足之處：BGA封裝仍與QFP、PGA一樣，占用基板面積過大；塑料BGA封裝的翹曲問題是其主要缺陷，即錫球的共面性問題。共面性的標(biāo)準(zhǔn)是為了減小翹曲，提高BGA封裝的特性，應(yīng)研究塑料、粘片膠和基板材料，并使這些材料最佳化。同時(shí)由于基板的成本高，而使其價(jià)格很高。
SFF技術(shù)
SFF是Small Form Factor的簡(jiǎn)稱，英特爾將其稱為小封裝技術(shù)。小封裝技術(shù)是英特爾在封裝移動(dòng)處理器過程中采用的一種特殊技術(shù)，可以在不影響處理器性能的前提下，將封裝尺寸縮小為普通尺寸的40%左右，從而帶動(dòng)移動(dòng)產(chǎn)品內(nèi)其他組件尺寸一起縮小，最終讓終端產(chǎn)品更加輕薄、小巧、時(shí)尚，并且支持更豐富的外觀和材質(zhì)的設(shè)計(jì)。
國(guó)內(nèi)外比較
中國(guó)封裝技術(shù)與國(guó)外封裝技術(shù)的差距所在
1．封裝技術(shù)人才嚴(yán)重短缺、缺少制程式改善工具的培訓(xùn)及持續(xù)提高培訓(xùn)的經(jīng)費(fèi)及手段。
2．先進(jìn)的封裝設(shè)備、封裝材料及其產(chǎn)業(yè)鏈滯后，配套不全且質(zhì)量不穩(wěn)定。
(3)封裝技術(shù)研發(fā)能力不足，生產(chǎn)工藝程序設(shè)計(jì)不周全，可操作性差，執(zhí)行能力弱。
(4)封裝設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)能力欠偉，缺少有經(jīng)驗(yàn)的維修工程師，且可靠性實(shí)驗(yàn)設(shè)備不齊全，失效分析(FA)能力不足。
(5)國(guó)內(nèi)封裝企業(yè)除個(gè)別企業(yè)外，普遍規(guī)模較小，從事低端產(chǎn)品生產(chǎn)的居多，可持續(xù)發(fā)展能力低，缺乏向高檔發(fā)展的技術(shù)和資金。
(6)缺少團(tuán)隊(duì)精神，缺乏流程整合、持續(xù)改善、精細(xì)管理的精神，缺少現(xiàn)代企業(yè)管理的機(jī)制和理念。
微電子封裝編輯
微電子封裝通常有五種功能，即電源分配、信號(hào)分配、散熱通道、機(jī)械支撐和環(huán)境保護(hù)。
1．電源分配
微電子封裝首先要能接通電源，使芯片與電路流通電流。其次，微電子封裝的不同部位所
需的電源有所不同，要能將不同部位的電源分配恰當(dāng)，以減少電源的不必要損耗，這在多層布
線基板上尤為重要。同時(shí)，還要考慮接地線的分配問題。
2．信號(hào)分配
為使電信號(hào)延遲盡可能減小，在布線時(shí)應(yīng)盡可能使信號(hào)線與芯片的互連路徑及通過封裝的I/O引出的路徑達(dá)到最短。對(duì)于高頻信號(hào)，還應(yīng)考慮信號(hào)間的串?dāng)_，以進(jìn)行合理的信號(hào)分配布線和接地線分配。
3．散熱通道
各種微電子封裝都要考慮器件、部件長(zhǎng)期工作時(shí)如何將聚集的熱量散出的問題。不同的封裝結(jié)構(gòu)和材料具有不同的散熱效果，對(duì)于功耗大的微電子封裝，還應(yīng)考慮附加熱沉或使用強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷方式，以保證系統(tǒng)在使用溫度要求的范圍內(nèi)能正常工作。
4．機(jī)械支撐
微電子封裝可為芯片和其他部件提供牢固可靠的機(jī)械支撐，并能適應(yīng)各種工作環(huán)境和條件的變化。
5．環(huán)境保護(hù)
半導(dǎo)體器件和電路的許多參數(shù)，如擊穿電壓、反向電流、電流放大系數(shù)、噪聲等，以及器件的穩(wěn)定性、可靠性都直接與半導(dǎo)體表面的狀態(tài)密切相關(guān)。半導(dǎo)體器件和電路制造過程中的許
多工藝措施也是針對(duì)半導(dǎo)體表面問題的。半導(dǎo)體芯片制造出來后，在沒有將其封裝之前，始終
都處于周圍環(huán)境的威脅之中。在使用中，有的環(huán)境條件極為惡劣，必須將芯片嚴(yán)加密封和包封。所以，微電子封裝對(duì)芯片的環(huán)境保護(hù)作用顯得尤為重要。
IC發(fā)展對(duì)微電子封裝的推動(dòng)
反映IC的發(fā)展水平，通常都是以IC的集成度及相應(yīng)的特征尺寸為依據(jù)的。集成度決定著IC的規(guī)模，而特征尺寸則標(biāo)志著工藝水平的高低。自20世紀(jì)70年代以來，IC的特征尺寸幾乎每4年縮小一半。RAM、DRAM和MPU的集成度每年分別遞增50%和35%，每3年就推出新一代DRAM。但集成度增長(zhǎng)的速度快，特征尺寸縮小得慢，這樣，又使IC在集成度提高的同時(shí)，單個(gè)芯片的面積也不斷增大，大約每年增大13%。同時(shí)，隨著IC集成度的提高和功能的不斷增加，IC的I/O數(shù)也隨之提高，相應(yīng)的微電子封裝的I/0引腳數(shù)也隨之增加。例如，一個(gè)集成50萬(wàn)個(gè)門陣列的IC芯片，就需要一個(gè)700個(gè)．I/O引腳的微電子封裝。這樣高的I/0引腳數(shù)，要把IC芯片封裝并引出來，若沿用大引腳節(jié)距且雙邊引出的微電子封裝(如2．54 mmDIP)，顯然殼體大而重，安裝面積不允許。從事微電子封裝的專家必然要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，如將雙邊引出改為四邊引出，這就是后來的I,CCC、PL,CC和OFP，其I/O引腳節(jié)距也縮小到0．4 mm，甚至0．3mm,，隨著IC的集成度和I/O數(shù)進(jìn)一步增加，再繼續(xù)縮小節(jié)距，這種QFP在工藝上已難以實(shí)施，或者組裝焊接的成品率很低(如0．3mm的QFP組裝焊接失效率竟高達(dá)6%e)。于是，封裝的引腳由四邊引出發(fā)展成為面陣引出，這樣，與OFP同樣的尺寸，節(jié)距即使為1mm，也能滿足封裝具有更多I/O數(shù)的IC的要求，這就是正在高速發(fā)展著的先進(jìn)的BGA封裝。
裸芯片技術(shù)有兩種主要形式：一種是COB技術(shù)，另一種是倒裝片技術(shù)(Flip chip)。
COB技術(shù)
用COB技術(shù)封裝的裸芯片是芯片主體和I/O端子在晶體上方，在焊接時(shí)將此裸芯片用導(dǎo)電/導(dǎo)熱膠粘接在PCB上，凝固后，用 Bonder 機(jī)將金屬絲(Al或Au)在超聲、熱壓的作用下，分別連接在芯片的I/O端子焊區(qū)和PCB相對(duì)應(yīng)的焊盤上，測(cè)試合格后，再封上樹脂膠。 與其它封裝技術(shù)相比，COB技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉；節(jié)約空間；工藝成熟。COB技術(shù)也存在不足，即需要另配焊接機(jī)及封裝機(jī)，有時(shí)速度跟不上；PCB貼片對(duì)環(huán)境要求更為嚴(yán)格；無法維修等。
Flip chip 技術(shù)
Flip chip，又稱為倒裝片，與COB相比，芯片結(jié)構(gòu)和I/O端(錫球)方向朝下，由于I/O引出端分布于整個(gè)芯片表面，故在封裝密度和處理速度上Flip chip已達(dá)到頂峰，特別是它可以采用類似SMT技術(shù)的手段來加工，故是芯片封裝技術(shù)及高密度安裝的最終方向。90年代，該技術(shù)已在多種行業(yè)的電子產(chǎn)品中加以推廣，特別是用于便攜式的通信設(shè)備中。裸芯片技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)的微電子封裝技術(shù)。隨著電子產(chǎn)品體積的進(jìn)一步縮小，裸芯片的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。
?
總結(jié)
