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芯片的生產和封裝工藝介紹

  • 上傳時間: 2019-12-25

芯片是電子產品構成的最關鍵的器件,那么芯片的生產和封裝流程究竟是怎么樣子的,本篇文章匯總了一些視頻和網絡上的文摘,希望對愿意了解芯片生產和封裝知識的朋友有些幫助!

一. IC封裝知識

概念

封裝,就是指把硅片上的電路管腳,用導線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接.封裝形式是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用,而且還通過芯片上的接點用導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線與其他器件相連接,從而實現內部芯片與外部電路的連接。 

二.芯片為什么要封裝?

一方面因為芯片必須與外界隔離,以防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面,封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。由于封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設計和制造,因此它是至關重要的。

 

衡量一個芯片封裝技術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。封裝時主要考慮的因素:

 

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,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。

 

封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。從結構方面,封裝經歷了最早期的晶體管TO(如TO-89、TO92)封裝發展到了雙列直插封裝,隨后由PHILIP公司開發出了SOP小外型封裝,以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。從材料介質方面,包括金屬、陶瓷、塑料、塑料,目前很多高強度工作條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。

 

三.封裝大致經過了如下發展進程:

結構方面:TO->DIP->PLCC->QFP->BGA ->CSP;

材料方面:金屬、陶瓷->陶瓷、塑料->塑料;

引腳形狀:長引線直插->短引線或無引線貼裝->球狀凸點;

裝配方式:通孔插裝->表面組裝->直接安裝

 

四.具體的封裝形式

1、 SOP/SOIC封裝 

SOP是英文Small Outline Package 的縮寫,即小外形封裝。SOP封裝技術由1968~1969年菲利浦公司開發成功,以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。

 

2、 DIP封裝 

DIP是英文 Double In-line Package的縮寫,即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一,引腳從封裝兩側引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝,應用范圍包括標準邏輯IC,存貯器LSI,微機電路等。

 

3、 PLCC封裝 

PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier 的縮寫,即塑封J引線芯片封裝。PLCC封裝方式,外形呈正方形,32腳封裝,四周都有管腳,外形尺寸比DIP封裝小得多。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術在PCB上安裝布線,具有外形尺寸小、可靠性高的優點。

 

4、 TQFP封裝 

TQFP是英文thin quad flat package的縮寫,即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間,從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積,這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應用,如 PCMCIA 卡和網絡器件。幾乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有 TQFP 封裝。

 

5、 PQFP封裝 

PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的縮寫,即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規?;虺笠幠<呻娐凡捎眠@種封裝形式,其引腳數一般都在100以上。

 

6、 TSOP封裝 

TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫,即薄型小尺寸封裝。TSOP內存封裝技術的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳, TSOP適合用SMT技術(表面安裝技術)在PCB(印制電路板)上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時,寄生參數(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動) 減小,適合高頻應用,操作比較方便,可靠性也比較高。

 

7、 BGA封裝 

BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫,即球柵陣列封裝。20世紀90年代隨著技術的進步,芯片集成度不斷提高,I/O引腳數急劇增加,功耗也隨之增大,對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發展的需要,BGA封裝開始被應用于生產。

 

采用BGA技術封裝的內存,可以使內存在體積不變的情況下內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封裝技術使每平方英寸的存儲量有了很大提升,采用BGA封裝技術的內存產品在相同容量下,體積只有TSOP封裝的三分之一;另外,與傳統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。

 

BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了,但引腳間距并沒有減小反而增加了,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有所減少;寄生參數減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接,可靠性高。

 

說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術,TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid Array(小型球柵陣列封裝),屬于是BGA封裝技術的一個分支。是Kingmax公司于1998年8月開發成功的,其芯片面積與封裝面積之比不小于1:1.14,可以使內存在體積不變的情況下內存容量提高2~3倍,與TSOP封裝產品相比,其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。

 

采用TinyBGA封裝技術的內存產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內存的引腳是由芯片四周引出的,而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離,信號傳輸線的長度僅是傳統的TSOP技術的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能,而且提高了電性能。采用TinyBGA封裝芯片可抗高達300MHz的外頻,而采用傳統TSOP封裝技術最高只可抗150MHz的外頻。

 

TinyBGA封裝的內存其厚度也更?。ǚ庋b高度小于0.8mm),從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此,TinyBGA內存擁有更高的熱傳導效率,非常適用于長時間運行的系統,穩定性極佳。

 

六.國際部分品牌產品的封裝命名規則資料

1、 MAXIM

MAXIM前綴是“MAX”。DALLAS則是以“DS”開頭。 MAX×××或MAX××××

說明:

1.后綴CSA、CWA 其中C表示普通級,S表示表貼,W表示寬體表貼。

2.后綴CWI表示寬體表貼,EEWI寬體工業級表貼,后綴MJA或883為軍級。

3.CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA后綴均為普通雙列直插。

 

舉例MAX202CPE、CPE普通ECPE普通帶抗靜電保護

MAX202EEPE 工業級抗靜電保護(-45℃-85℃),說明E指抗靜電保護MAXIM數字排列分類

1字頭 模擬器;

2字頭 濾波器 ;

3字頭 多路開關 ;

4字頭 放大器 ;

5字頭 數模轉換器 ;

6字頭 電壓基準 ;

7字頭 電壓轉換 ;

8字頭 復位器 ;

9字頭 比較器 ;

 

DALLAS命名規則

例如DS1210N.S. DS1225Y-100IND

N=工業級 S=表貼寬體 MCG=DIP封 Z=表貼寬體 MNG=DIP工業級 ;

IND=工業級 QCG=PLCC封 Q=QFP ;

 

2、 ADI

AD產品以“AD”、“ADV”居多,也有“OP”或者“REF”、“AMP”、“SMP”、“SSM”、“TMP”、“TMS”等開頭的。

后綴的說明:

1. 后綴中J表示民品(0-70℃),N表示普通塑封,后綴中帶R表示表示表貼?! ?/span>

2.后綴中帶D或Q的表示陶封,工業級(45℃-85℃)。后綴中H表示圓帽。

3.后綴中SD或883屬軍品。

例如:JN DIP封裝 JR表貼 JD DIP陶封

 

3、 BB

BB產品命名規則:

前綴ADS模擬器件 后綴U表貼 P是DIP封裝 帶B表示工業級 前綴INA、XTR、PGA等表示高精度運放 后綴U表貼 P代表DIP PA表示高精度

 

4、 INTEL

INTEL產品命名規則:

N80C196系列都是單片機;

前綴:N=PLCC封裝 T=工業級 S=TQFP封裝 P=DIP封裝 ;

KC20主頻 KB主頻 MC代表84引角 ;

舉例:TE28F640J3A-120 閃存 TE=TSOP DA=SSOP E=TSOP。

 

5、 ISSI

以“IS”開頭

比如:IS61C IS61LV 4×表示DRAM 6×表示SRAM 9×表示EEPROM ;

封裝: PL=PLCC PQ=PQFP T=TSOP TQ=TQFP ;

 

6、 LINEAR

以產品名稱為前綴

LTC1051CS CS表示表貼 ;

LTC1051CN8 **表示*IP封裝 8腳 ;

后綴C為民用級 I為工業級 后面數字表示引腳數量!

 

7、 IDT

IDT的產品一般都是IDT開頭的

后綴的說明:

1. 后綴中TP屬窄體DIP

2. 后綴中P 屬寬體DIP

3. 后綴中J 屬PLCC

比如:IDT7134SA55P 是DIP封裝

IDT7132SA55J 是PLCC

IDT7206L25TP 是DIP

 

8、 NS

NS的產品部分以LM 、LF開頭的

LM324N 3字頭代表民品 帶N圓帽 ;

LM224N 2字頭代表工業級 帶N塑封 ;

LM124J 1字頭代表軍品 帶J陶封 ;

 

9、 HYNIX

封裝: DP代表DIP封裝 DG代表SOP封裝 DT代表TSOP封裝。


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