TECHNOLOGY
集成电路,封装技术是非常关键的一环

一、技术简介

封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此,对于很多集成电路产品而言,封装技术都是非常关键的一环。

采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来,能起着密封和提高芯片电热性能的作用。由于现在处理器芯片的内频越来越高,功能越来越强,引脚数越来越多,封装的外形也不断在改变。


二、注意事项

1.芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近1:1

2.引脚要尽量短以减少延迟,引脚间的距离尽量远,以保证互不干扰,提高性能

3.基于散热的要求,封装越薄越好

作为计算机的重要组成部分,CPU的性能直接影响计算机的整体性能。而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术,采用不同封装技术的CPU,在性能上存在较大差距。只有高品质的封装技术才能生产出完美的CPU产品。


三、主要封装技术

DIP技术
DIP技术

DIP封装(Dual In-line Package),也叫双列直插式封装技术,指采用双列直插形式封装的集成电路芯片,绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚,需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然,也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心,以免损坏管脚。DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP等。


DIP封装具有以下特点:

1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便。

2.芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大。

QFP/PFP技术
QFP/PFP技术

QFP技术的中文含义叫方型扁[1]平式封装技术(PLASTIC QUAD FLAT PACKAGE),QFP封装的芯片引脚。之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大型集 成电路都采用这种封装形式,引脚数一般在100个以上。同样也必须采用SMD技术将芯片与主板焊接起来。同样也必须采用SMD技术将芯片与主板焊接起来。


QFP/PFP封装具有以下特点:

1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

2.封装外形尺寸较小,寄生参数减小,适合高频应用。

3.操作方便,可靠性高。

4.芯片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主板采用此封装形式。

PGA技术
PGA技术

该技术也叫插针网格阵列封装技术(Ceramic Pin Grid Arrau Package),由这种技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列,根据管脚数目的多少,可以围成2~5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座。为了使得CPU能够更方便的安装和拆卸,从486芯片开始,出现了一种ZIF CPU插座,专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。该技术一般用于插拔操作比较频繁的场合之下。


PGA封装具有以下特点:

1.插拔操作更方便,可靠性高;

2.可适应更高的频率;

3.如采用导热性良好的陶瓷基板,还可适应高速度、大功率器件要求;

4.由于此封装具有向外伸出的引脚,一般采用插入式安装而不宜采用表面安装;

5.如用陶瓷基板,价格又相对较高,因此多用于较为特殊的用途。它又分为陈列引脚型和表面贴装型两种。


BGA技术
BGA技术

BGA技术(Ball Grid Array Package)即球栅阵列封装技术。该技术的出现便成为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。但BGA封装占用基板的面积比较大。虽然该技术的I/O引脚数增多,但引脚之间的距离远大于QFP,从而提高了组装成品率。而且该技术采用了可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能。另外该技术的组装可用共面焊接,从而能大大提高封装的可靠性;并且由该技术实现的封装CPU信号传输延迟小,适应频率可以提高很大。


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大于QFP封装方式,提高了成品率

2.虽然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善电热性能

3.信号传输延迟小,适应频率大大提高

4.组装可用共面焊接,可靠性大大提高

BGA封装的不足之处:BGA封装仍与QFP、PGA一样,占用基板面积过大;塑料BGA封装的翘曲问题是其主要缺陷,即锡球的共面性问题。共面性的标准是为了减小翘曲,提高BGA封装的特性,应研究塑料、粘片胶和基板材料,并使这些材料最佳化。同时由于基板的成本高,而使其价格很高。

SFF技术
SFF技术

SFF是Small Form Factor的简称,英特尔将其称为小封装技术。小封装技术是英特尔在封装移动处理器过程中采用的一种特殊技术,可以在不影响处理器性能的前提下,将封装尺寸缩小为普通尺寸的40%左右,从而带动移动产品内其他组件尺寸一起缩小,最终让终端产品更加轻薄、小巧、时尚,并且支持更丰富的外观和材质的设计。