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芯片封装手艺及特点

[日期:2017-07-17] 泉源:  作者: [字体:年夜 ]

 

   我们经常听说某某芯片接纳甚么甚么的封装要领,在我们的电脑中,存在着种种各样不合处置赏罚赏罚芯片,那么,它们又是是接纳何种封装形式呢?而且这些封装形式又有甚么样的手艺特点和优胜性呢?那么就请看看下面的这篇文章,将为你简介其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)是指接纳双列直插形式封装的集成电路芯片,绝年夜多数中小规模集成电路(IC)均接纳这类封装形式,其引脚数浅易不逾越100个。接纳DIP封装的CPU芯片有两排引脚,须要拔出到具有DIP结构的芯片插座上。虽然,也能够或许直接插在有类似焊孔数和几何排列的电路板长阻拦焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特殊当心,以阻拦破损引脚。
  
  DIP封装具有以下特点:
  
  1.合适在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作便利。
  2.芯双方面积与封装面积之间的比值较年夜,故体积也较年夜。
  Intel系列CPU中8088就接纳这类封装形式,缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这类封装形式。
  
  2、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,浅易年夜规模或超年夜型集成电路都接纳这类封装形式,其引脚数浅易在100个以上。用这类形式封装的芯片必须接纳SMD(外面装配装备手艺)将芯片与主板焊接起来。接纳SMD装配的芯片不用在主板上打孔,浅易在主板外面上有设计好的照顾管脚的焊点。将芯片各脚瞄准照顾的焊点,便可完成与主板的焊接。用这类措施焊上去的芯片,假定不用公用工具是很难装配上去的。
  
    PFP(Plastic Flat Package)要领封装的芯片与QFP要领基内幕同。唯一的差异是QFP浅易为正方形,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外面装配手艺在PCB电路板上装配布线。
  2.合适高频应用。
  3.操作便利,可靠性高。
  4.芯双方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主板接纳这类封装形式。
  
  3、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周围距离一定距离排列。凭证引脚数目标若干,可以围成2-5圈。装配时,将芯片拔出专门的PGA插座。为使CPU能够更便利地装配和装配,从486芯片泉源,泛起一种名为ZIF的CPU插座,专门用来知足PGA封装的CPU在装配和装配上的请求。
  
    ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把这类插座上的扳手悄悄抬起,CPU便可很容易、轻松地拔出插座中。然后将扳手压回原处,应用插座自己的特殊结构天生的挤压力,将CPU的引脚与插座牢牢地接触,相对不存在接触不良的效果。而装配CPU芯片只需将插座的扳手悄悄抬起,则压力扫除,CPU芯片便可轻松取出。
  
  PGA封装具有以下特点:
  
  1.插拔操作更便利,可靠性高。
  2.可顺应更高的频率
  
    Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro均接纳这类封装形式。
  
  四、BGA球栅阵列封装
  
    随着集成电路手艺的生长,对集成电路的封装请求加倍严酷。这是由于封装手艺关系到产物的功效性,当IC的频率逾越100MHz时,传统封装要领能够会发生所谓的“CrossTalk”情形,而且当IC的管脚数年夜于208 Pin时,传统的封装要领有其艰辛度。是以,除应用QFP封装要领外,现今年夜多数的高脚数芯片(如图形芯片与芯片组等)皆转而应用BGA(Ball Grid Array Package)封装手艺。BGA一泛起便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最好选择。
  
  BGA封装手艺又可详分为五年夜类:
  
  1.PBGA(Plasric BGA)基板:浅易为2-4层无机质料组成的多层板。Intel系列CPU中,Pentium II、III、IV处置赏罚赏罚器均接纳这类封装形式。
  
  2.CBGA(CeramicBGA)基板:即陶瓷基板,芯片与基板间的电气毗连通常接纳倒装芯片(flipChip,简称FC)的装配要领。Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro处置赏罚赏罚器均接纳过这类封装形式。
  
  3.FCBGA(FilpChipBGA)基板:硬质多层基板。
  
  4.TBGA(TapeBGA)基板:基板为带状软质的1-2层PCB电路板。
  
  5.CDPBGA(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年夜于QFP封装要领,前进了制品率。
  2.虽然BGA的功耗增添,但由于接纳的是可控塌陷芯片法焊接,从而可以刷新电热性能。
  3.旌旗暗记传输延迟小,顺应频率年夜年夜前进。
  4.组装可用共面焊接,可靠性年夜年夜前进。
  
    BGA封装要领经由十多年的生长曾经进入适用化阶段。1987年,日本西铁城(Citizen)公司泉源着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片(即BGA)。尔后,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应用于移动德律风。同年,康柏公司也在使命站、PC电脑上加以应用。直到五六年前,Intel公司在电脑CPU中(即疾驰II、疾驰III、疾驰IV等),和芯片组(如i850)中泉源应用BGA,这对BGA应用领域扩年夜施展了推波助澜的作用。现在,BGA已成为极端热门的IC封装手艺,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%以上幅度的增添。
  
  五、CSP芯片尺寸封装
  
    随着全球电子产物特点化、轻盈化的需求蔚为风潮,封装手艺已前进到CSP(Chip Size Package)。它减小了芯片封装形状的尺寸,做到裸芯片尺寸有多年夜,封装尺寸就有多年夜。即封装后的IC尺寸边长不年夜于芯片的1.2倍,IC面积只比晶粒(Die)年夜不逾越1.4倍。
  
  CSP封装又可分为四类:
  
  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)等等。
  2.Rigid 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。
  3.Flexible Interposer Type(软质内插板型),其中最著名的是Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA也接纳类似的原理。其他代表厂商网罗通用电气(GE)和NEC。
  4.Wafer Level Package(晶圆尺寸封装):有别于传统的单一芯片封装要领,WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片,它号称是封装手艺的未来主流,已投入研发的厂商网罗FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。
  
  CSP封装具有以下特点:
  
  1.知足了芯片I/O引脚赓续增添的须要。
  2.芯双方面积与封装面积之间的比值很小。
  3.极年夜地延伸延迟时间。
  
    CSP封装适用于脚数少的IC,如内存条和便携电子产物。未来则将年夜量应用在信息家电(IA)、数字电视(DTV)、电子书(E-Book)、无线群集WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手机芯片、蓝芽(Bluetooth)等新兴产物中。
  
  六、MCM多芯片模块
  
    为处置赏罚赏罚单一芯片集成度低和功效不够完善的效果,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手艺组成多种多样的电子模块系统,从而泛起MCM(Multi Chip Model)多芯片模块系统。
  MCM具有以下特点:
  
  1.封装延迟时间镌汰,易于完成模块高速化。
  2.镌汰零件/模块的封装尺寸和重量。
  3.系统可靠性年夜年夜前进。
  
    总之,由于CPU和其他超年夜型集成电路在赓续生长,集成电路的封装形式也赓续作出照顾的调剂变换,而封装形式的前进又将反已往促进芯片手艺向宿世长。

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