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【ICspec】常見晶片封裝型別及特點

晶片封裝,簡單點來講就是把製造廠生產出來的積體電路裸片放到一塊起承載作用的基板上,再把管腳引出來,然後固定包裝成為一個整體。它可以起到保護晶片的作用,相當於是晶片的外殼,不僅能固定、密封晶片,還能增強其電熱效能。所以,封裝對CPU和其他大規模積體電路起著非常重要的作用。

下面是常見的晶片封裝型別及其特點。

一、DIP雙列直插式

DIP(Dual Inline-pin Package)是指採用雙列直插形式封裝的積體電路晶片,絕大多數中小規模積體電路(IC)均採用這種封裝形式,其引腳數一般不超過100個。採用DIP封裝的CPU晶片有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的晶片插座上。當然,也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的晶片在從晶片插座上插拔時應特別小心,以免損壞引腳。

特點:

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。

Intel系列CPU中8088就採用這種封裝形式,快取(Cache)和早期的4004、8008、8086、8088等CPU都採用了DIP封裝,透過其上的兩排引腳可插到主機板上的插槽或焊接在主機板上。

在記憶體顆粒直接插在主機板上的時代,DIP 封裝形式曾經十分流行。DIP還有一種派生方式SDIP(Shrink DIP,緊縮雙入線封裝),它比DIP的針腳密度要高六倍。

二、元件封裝式(PQFP/PFP封裝)

PQFP(Plastic Quad Flat Package)封裝的晶片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規模或超大型積體電路都採用這種封裝形式,其引腳數一般在100個以上。用這種形式封裝的晶片必須採用SMD(表面安裝裝置技術)將晶片與主機板焊接起來。採用SMD安裝的晶片不必在主機板上打孔,一般在主機板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將晶片各腳對準相應的焊點,即可實現與主機板的焊接。用這種方法焊上去的晶片,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。

PFP(Plastic Flat Package)方式封裝的晶片與PQFP方式基本相同。唯一的區別是PQFP一般為正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是長方形。

特點:

1、適用於SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝佈線。

2、適合高頻使用。

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主機板採用這種封裝形式。

三、PGA插針網格式

PGA(Pin Grid Array Package)晶片封裝形式在晶片的內外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿晶片的四周間隔一定距離排列。根據引腳數目的多少,可以圍成2-5圈。安裝時,將晶片插入專門的PGA插座 。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486晶片開始,出現一種名為ZIF的CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。

ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起,CPU就可很容易、輕鬆地插入插座中。然後將扳手壓回原處,利用插座本身的特殊結構生成的擠壓力,將CPU的引腳與插座牢牢地接觸,絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU晶片只需將插座的扳手輕輕抬起,則壓力解除,CPU晶片即可輕鬆取出。

特點:

1、插拔操作更方便,可靠性高。

2、可適應更高的頻率。

Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro均採用這種封裝形式。

四、BGA球柵陣列式

隨著積體電路技術的發展,對積體電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關係到產品的功能性,當IC的頻率超過100MHz時,傳統封裝方式可能會產生所謂的“CrossTalk(串擾)”現象,而且當IC的管腳數大於208 Pin時,傳統的封裝方式有其困難度。因此,除使用PQFP封裝方式外,現今大多數的高腳數晶片(如圖形晶片與晶片組等)皆轉而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主機板上南/北橋晶片等高密度、高效能、多引腳封裝的最佳選擇。

特點:

1、I/O引腳數雖然增多,但引腳間距遠大於QFP,從而提高了組裝成品率。

2、雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷晶片法焊接,簡稱C4焊接,從而可以改善它的電熱效能。

3、厚度比QFP減少1/2以上,重量減輕3/4以上。

4。 寄生引數減小,訊號傳輸延遲小,使用頻率大大提高。

5、組裝可用共面焊接,可靠性高。

6、BGA封裝仍與QFP、PGA一樣,佔用基板面積過大。

五、CSP晶片尺寸式

隨著全球電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮,封裝技術已進步到CSP(Chip Size Package)。它減小了晶片封裝外形的尺寸,做到裸晶片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝後的IC尺寸邊長不大於晶片的1。2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過1。4倍。

特點:

1、滿足了晶片I/O引腳不斷增加的需要。

2、芯片面積與封裝面積之間的比值很小。

3、極大地縮短延遲時間。

CSP封裝適用於腳數少的IC,如記憶體條和便攜電子產品。未來則將大量應用在資訊家電(IA)、數字電視(DTV)、電子書(E-Book)、無線網路WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機晶片、藍芽(Bluetooth)等新興產品中。

六、MCM多晶片模組式

為解決單一晶片整合度低和功能不夠完善的問題,把多個高整合度、高效能、高可靠性的晶片,在高密度多層互聯基板上用SMD技術組成多種多樣的電子模組系統,從而出現MCM(Multi Chip Module)多晶片模組系統。

特點:

1、封裝延遲時間縮小,易於實現模組高速化。

2、縮小整機/模組的封裝尺寸和重量。

3、系統可靠性大大提高。

總結,晶片的重要性不言而喻,如果缺少晶片,手機、電腦、機器人等諸多電子器件都將無法執行。由於CPU和其他超大型積體電路在不斷髮展,積體電路的封裝形式也不斷作出相應的調整變化,而封裝形式的進步又將反過來促進晶片技術向前發展。

【ICspec】常見晶片封裝型別及特點