简述芯片封装威廉希尔官方网站

自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处a理器芯片以来，在20多年时间内，CPU从Intel4004、80286、80386、80486发展到Pentium和PentiumⅡ，数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上，接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造威廉希尔官方网站 的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI达到 ULSI。封装的输入/输出（I/O）引脚从几十根，逐渐增加到 几百根，下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天覆地的变化。
　　对于CPU，读者已经很熟悉了，286、386、486、Pentium、Pentium Ⅱ、Celeron、K6、K6-2 ……相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装，知道的人未必很多。所谓封装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、保护芯片和增强电热性能的作用，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，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。
芯片的封装威廉希尔官方网站 已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，威廉希尔官方网站 指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。
　　下面将对具体的封装形式作详细说明

　　一、DIP封装

　　70年代流行的是双列直插封装，简称DIP(Dual In-line Package)。DIP封装结构具有以下特点:
1.适合PCB的穿孔安装;

2.比TO型封装易于对PCB布线;

3.操作方便。

　　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(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式)。
　　衡量一个芯片封装威廉希尔官方网站 先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装(PDIP)的CPU为例，其芯片面积/封装面积=3×3/15.24×50=1：86,离1相差很远。不难看出，这种封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。
　　Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。

　　二、芯片载体封装

　　80年代出现了芯片载体封装，其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封
装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package)，封装结构形式如图3、图4和图5所示。
　　以0.5mm焊区中心距，208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例，外形尺寸28×28mm，芯片尺寸10×10mm，则芯片面积/封装面积=10×10/28×28=1：7.8，由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是:
　　1.适合用SMT表面安装威廉希尔官方网站 在PCB上安装布线;

　　2.封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用;

　　3.操作方便;

　　4.可靠性高。

　　在这期间，Intel公司的CPU，如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装PQFP。

　　三、BGA封装

　　90年代随着集成威廉希尔官方网站 的进步、设备的改进和深亚微米威廉希尔官方网站 的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种——球栅阵列封装，简称BGA(Ball Grid Array Package)。
　　BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有:
　　1.I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP，从而提高了组装成品率;2.虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，简称C4焊接，
　　从而可以改善它的电热性能:3.厚度比QFP减少1/2以上，重量减轻3/4以上;4.寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高;5.组装可用共面焊接，可靠性高;6.BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大;
　　Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管)，功耗很大的CPU芯片，如Pentium、Pentium Pro、PentiumⅡ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA，并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作。
　　四、面向未来新的封装威廉希尔官方网站

　　BGA封装比QFP先进，更比PGA好，但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。

　　Tessera公司在BGA基础上做了改进，研制出另一种称为μBGA的封装威廉希尔官方网站 ，按0.5mm焊区中心距，芯片面积/封装面积的比为1:4，比BGA前进了一大步。
　　1994年9月日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1.1的封装结构，其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说，单个IC芯片有多大，封装尺寸就有多大，从而诞生了一种新的封装形式，命名为芯片尺寸封装，简称CSP(Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封装具有以下特点:
　　1.满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要;2.解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试

和老化筛选的问题;3.封装面积缩小到BGA的1/4至1/10，延迟时间缩小到极短。

　　曾有人想，当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时，能否将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片(用LSI或IC)和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装威廉希尔官方网站 (SMT)组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM(Multi Chip Model)。它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。MCM的特点有:
　　1.封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化;2.缩小整机/组件封装尺寸和重量，一

般体积减小1/4，重量减轻1/3;3.可靠性大大提高。

　　随着LSI英国威廉希尔公司网站 和工艺的进步及深亚微米威廉希尔官方网站 和微细化缩小芯片尺寸等威廉希尔官方网站 的使用，人们产生了将多个LSI芯片组装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM产品的想法。进一步又产生另一种想法:把多种芯片的电路集成在一个大圆片上，从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(wafer level)封装的变革，由此引出系统级芯片SOC(System On Chip)和电脑级芯片PCOC(PC On Chip)。
　　随着CPU和其他ULSI电路的进步，集成电路的封装形式也将有相应的发展，而封装形式的进步又将反过来促成芯片威廉希尔官方网站 向前发展。