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集成電路芯片封裝技術(shù)簡介
（作者未知） 2006/1/6
自從美國Intel公司1971年設(shè)計制造出4位微處a理器芯片以來，在20多年時間內(nèi)，CPU從Intel4004、80286、80386、80486發(fā)展到Pentium和PentiumⅡ，數(shù)位從4位、8位、16位、32位發(fā)展到64位;主頻從幾兆到今天的400MHz以上，接近GHz;CPU芯片里集成的晶體管數(shù)由2000個躍升到500萬個以上;半導(dǎo)體制造技術(shù)的規(guī)模由SSI、MSI、LSI、VLSI達到ULSI。封裝的輸入/輸出（I/O）引腳從幾十根，逐漸增加到幾百根，下世紀初可能達2千根。這一切真是一個翻天覆地的變化。
對于CPU，讀者已經(jīng)很熟悉了，286、386、486、Pentium、PentiumⅡ、Celeron、K6、K6-2……相信您可以如數(shù)家珍似地列出一長串。但談到CPU和其他大規(guī)模集成電路的封裝，知道的人未必很多。所謂封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁--芯片上的接點用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，封裝對CPU和其他LSI集成電路都起著重要的作用。新一代CPU的出現(xiàn)常常伴隨著新的封裝形式的使用。
芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷了好幾代的變遷，從DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技術(shù)指標一代比一代先進，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近于1，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，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。
下面將對具體的封裝形式作詳細說明。
一、DIP封裝
70年代流行的是雙列直插封裝，簡稱DIP(DualIn-linePackage)。DIP封裝結(jié)構(gòu)具有以下特點:
1.適合PCB的穿孔安裝;
2.比TO型封裝(圖1)易于對PCB布線;
3.操作方便。
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)，如圖2所示。
衡量一個芯片封裝技術(shù)先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。以采用40根I/O引腳塑料包封雙列直插式封裝(PDIP)的CPU為例，其芯片面積/封裝面積=3×3/15.24×50=1：86,離1相差很遠。不難看出，這種封裝尺寸遠比芯片大，說明封裝效率很低，占去了很多有效安裝面積。
Intel公司這期間的CPU如8086、80286都采用PDIP封裝。
二、芯片載體封裝
80年代出現(xiàn)了芯片載體封裝，其中有陶瓷無引線芯片載體LCCC(LeadlessCeramicChipCarrier)、塑料有引線芯片載體PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)、小尺寸封裝SOP(SmallOutlinePackage)、塑料四邊引出扁平封裝PQFP(PlasticQuadFlatPackage)，封裝結(jié)構(gòu)形式如圖3、圖4和圖5所示。
以0.5mm焊區(qū)中心距，208根I/O引腳的QFP封裝的CPU為例，外形尺寸28×28mm，芯片尺寸10×10mm，則芯片面積/封裝面積=10×10/28×28=1：7.8，由此可見QFP比DIP的封裝尺寸大大減小。QFP的特點是:
1.適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線;
2.封裝外形尺寸小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應(yīng)用;
3.操作方便;
4.可靠性高。
在這期間，Intel公司的CPU，如Intel80386就采用塑料四邊引出扁平封裝PQFP。
三、BGA封裝
90年代隨著集成技術(shù)的進步、設(shè)備的改進和深亞微米技術(shù)的使用，LSI、VLSI、ULSI相繼出現(xiàn)，硅單芯片集成度不斷提高，對集成電路封裝要求更加嚴格，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大。為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝品種基礎(chǔ)上，又增添了新的品種--球柵陣列封裝，簡稱BGA(BallGridArrayPackage)。如圖6所示。
BGA一出現(xiàn)便成為CPU、南北橋等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引腳封裝的最佳選擇。其特點有:
1.I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳間距遠大于QFP，從而提高了組裝成品率;
2.雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，簡稱C4焊接，從而可以改善它的電熱性能:
3.厚度比QFP減少1/2以上，重量減輕3/4以上;
4.寄生參數(shù)減小，信號（未完，下一頁）
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