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)。

 

     封裝技術(shù)

采用的CPU封裝多是用絕緣的塑料或陶瓷材料包裝起來，能起著密封和提高芯片電熱性能的作用。由于現(xiàn)在處理器芯片的內(nèi)頻越來越高，功能越來越強(qiáng)，引腳數(shù)越來越多，封裝的外形也不斷在改變。

 

     封裝時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)因素：

     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。

 

     CPU主要封裝技術(shù)

 

     一、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。

 

     二、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。

 

     三、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。
 

     四、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。
 

     五、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。
 

     六、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)。

     
     芯片封裝技術(shù)發(fā)展

     從DIP封到BGA封裝

     芯片的封裝技術(shù)種類實(shí)在是多種多樣，諸如DIP，PQFP,TSOP,TSSOP,PGA,BGA,QFP,TQFP,QSOP,SOIC,SOJ,PLCC,WAFERS......一系列名稱看上去都十分繁雜，其實(shí)，只要弄清芯片封裝發(fā)展的歷程也就不難理解了。芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷經(jīng)好幾代的變遷，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，以及引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提高，使用更加方便等等，都是看得見的變化。20世紀(jì)70年代時(shí)，芯片封裝流行的還是雙列直插封裝，簡(jiǎn)稱DIP(Dual ln-line Package)。DIP封裝在當(dāng)時(shí)具有適合PCB（印刷電路板）的穿孔安裝，具有比TO型封裝易于對(duì)PCB布線以及操作較為方便等一些特點(diǎn)，其封裝的結(jié)構(gòu)形式也很多，包括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等等。但是衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)比值越接近1越好。比如一顆采用40根I / O引腳塑料雙列直插式封裝(PDIP)的芯片為例，其芯片面積/封裝面積=（3 x3）/（15．24 x 50）=1：86，離l相差很遠(yuǎn)。不難看出，這種封裝尺寸遠(yuǎn)比芯片大不少，說明封裝效率很低，占去了很多有效安裝面積。

 

     到了80年代出現(xiàn)的內(nèi)存第二代封裝技術(shù)以TSOP為代表，它很快為業(yè)界所普遍采用，到目前為止還保持著內(nèi)存封裝的主流地位。TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫，意即薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，如SDRAM內(nèi)存的集成電路兩側(cè)都有引腳，SGRAM內(nèi)存的集成電路四面都有引腳。TSOP適合用SMT技術(shù)（表面安裝技術(shù)）在PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時(shí)，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動(dòng)) 減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。改進(jìn)的TSOP技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于SDRAM內(nèi)存的制造上，不少知名內(nèi)存制造商如三星、現(xiàn)代、Kingston等目前都在采用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行內(nèi)存封裝。
 

     20世紀(jì)90年代隨著集成技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)備的改進(jìn)和深亞微米技術(shù)的使用，LSI、VLSI、ULSI相繼出現(xiàn)，芯片集成度不斷提高，I / O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對(duì)集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格。為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝方式的基礎(chǔ)上，又增添了新的方式一一球柵陣列封裝，簡(jiǎn)稱BGA（Ball Grid Array Package）。BGA封裝技術(shù)已經(jīng)在筆記本電腦的內(nèi)存、主板芯片組等大規(guī)模集成電路的封裝領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比如我們所熟知的Intel BX、VIA MVP3芯片組以及SODIMM等都是采用這一封裝技術(shù)的產(chǎn)品。
 

     BGA 封裝技術(shù)有這樣一些特點(diǎn)：I / O引腳數(shù)雖然增多，但引腳間距并不小，從而提高了組裝成品率；雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能；厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少；寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸延遲小，使用頻率大大提高；組裝可用共面焊接，可靠性高。不過BGA封裝仍然存在著占用基板面積較大的問題。
 

     隨著以CPU為主的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的總體大幅度提升趨勢(shì)，人們對(duì)于內(nèi)存的品質(zhì)和性能要求也日趨苛刻。為此，人們要求內(nèi)存封裝更加緊致，以適應(yīng)大容量的內(nèi)存芯片，同時(shí)也要求內(nèi)存封裝的散熱性能更好，以適應(yīng)越來越快的核心頻率。毫無疑問的是，進(jìn)展不太大的TSOP等內(nèi)存封裝技術(shù)也越來越不適用于高頻、高速的新一代內(nèi)存的封裝需求，新的內(nèi)存封裝技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生了。采用BGA新技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使所有計(jì)算機(jī)中的DRAM內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升，采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下，體積只有TSOP封裝的三分之一；另外，與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比，BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。