[FPGA/CPLD]集成電路封裝知識
發(fā)布時間:2008/8/28 0:00:00 訪問次數(shù):1078
電子封裝是一個富于挑戰(zhàn)、引人入勝的領(lǐng)域。它是集成電路芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的 一道工序,是器件到系統(tǒng)的橋梁。封裝這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)對微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力都有極大的影響。按目前國際上流行的看法認為,在微電子器件的總體成本中,設(shè)計占了三分之一,芯片生產(chǎn)占了三分之一,而封裝和測試也占了三分之一,真可謂三分天下有其一。封裝研究在全球范圍的發(fā)展是如此迅猛,而它所面臨的挑戰(zhàn)和機遇也是自電子產(chǎn)品問世以來所從未遇到過的;封裝所涉及的問題之多之廣,也是其它許多領(lǐng)域中少見的,它需要從材料到工藝、從無機到聚合物、從大型生產(chǎn)設(shè)備到計算力學等等許許多多似乎毫不關(guān)連的專家的協(xié)同努力,是一門綜合性非常強的新型高科技學科。
什么是電子封裝 (electronic packaging)? 封裝最初的定義是:保護電路芯片免受周圍環(huán)境的影響(包括物理、化學的影響)。所以,在最初的微電子封裝中,是用金屬罐 ( metal can) 作為外殼,用與外界完全隔離的、氣密的方法,來保護脆弱的電子元件。但是,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,尤其是芯片鈍化層技術(shù)的不斷改進,封裝的功能也在慢慢異化。通常認為,封裝主要有四大功能,即功率分配、信號分配、散熱及包裝保護,它的作用是從集成電路器件到系統(tǒng)之間的連接,包括電學連接和物理連接。目前,集成電路芯片的i/o線越來越多,它們的電源供應(yīng)和信號傳送都是要通過封裝來實現(xiàn)與系統(tǒng)的連接;芯片的速度越來越快,功率也越來越大,使得芯片的散熱問題日趨嚴重;由于芯片鈍化層質(zhì)量的提高,封裝用以保護電路功能的作用其重要性正在下降。
來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
電子封裝的類型也很復(fù)雜。從使用的包裝材料來分,我們可以將封裝劃分為金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝;從成型工藝來分,我們又可以將封裝劃分為預(yù)成型封裝(pre-mol d)和后成型封裝(post-mold);至于從封裝外型來講,則有sip(single in-line pack age)、dip(dual in-line package)、plcc(plastic-leaded chip carrier)、pqfp(pla stic quad flat pack)、sop(small-outline package)、tsop(thin small-outline pa ckage)、ppga(plastic pingrid array)、pbga(plastic ball grid array)、csp (chip scale package)等等;若按第一級連接到第二級連接的方式來分,則可以劃分為pth (pin-through-hole)和smt(surface-mount-technology)二大類,即通常所稱的插孔 式(或通孔式)和表面貼裝式。
金屬封裝是半導(dǎo)體器件封裝的最原始的形式,它將分立器件或集成電路置于一個金屬容器中,用鎳作封蓋并鍍上金。金屬圓形外殼采用由可伐合金材料沖制成的金屬底座,借助封接玻璃,在氮氣保護氣氛下將可伐合金引線按照規(guī)定的布線方式熔裝在金屬底座上,經(jīng)過引線端頭的切平和磨光后,再鍍鎳、金等惰性金屬給與保護。在底座中心進行芯片安裝和在引線端頭用鋁硅絲進行鍵合。組裝完成后,用10號鋼帶所沖制成的鍍鎳封帽進行封裝,構(gòu)成氣密的、堅固的封裝結(jié)構(gòu)。金屬封裝的優(yōu)點是氣密性好,不受外界環(huán)境因素的影響。它的缺點是價格昂貴,外型靈活性小,不能滿足半導(dǎo)體器件日益快速發(fā)展的需要,F(xiàn)在,金屬封裝所占的市場份額已越來越小,幾乎已沒有商品化的產(chǎn)品。少量產(chǎn)品用于特殊性能要求的軍事或航空航天技術(shù)中。
來源:http://tede.cn
陶瓷封裝是繼金屬封裝后發(fā)展起來的一種封裝形式,它象金屬封裝一樣,也是氣密性的,但價格低于金屬封裝,而且,經(jīng)過幾十年的不斷改進,陶瓷封裝的性能越來越好,尤其是陶瓷流延技術(shù)的發(fā)展,使得陶瓷封裝在外型、功能方面的靈活性有了較大的發(fā)展。
目前,ibm的陶瓷基板技術(shù)已經(jīng)達到100多層布線,可以將無源器件如電阻、電容、電感等都集成在陶瓷基板上,實現(xiàn)高密度封裝。陶瓷封裝由于它的卓越性能,在航空航天、軍事及許多大型計算機方面都有廣泛的應(yīng)用,占據(jù)了約10%左右的封裝市場(從器件數(shù)量來計)。陶瓷封裝除了有氣密性好的優(yōu)點之外,還可實現(xiàn)多信號、地和電源層結(jié)構(gòu),并具有對復(fù)雜的器件進行一體化封裝的能力。它的散熱性也很好。缺點是燒結(jié)裝配時尺寸精度差、介電系數(shù)高(不適用于高頻電路),價格昂貴,一般主要應(yīng)用于一些高端產(chǎn)品中。
相對而言,塑料封裝自七十年代以來發(fā)展更為迅猛,已占據(jù)了90%(封裝數(shù)量)以上的封裝市場份額,而且,由于塑料封裝在材料和工藝方面的進一步改進,這個份額還在不斷上升。塑料封裝最大的優(yōu)點是價格便宜,其性能價格比十分優(yōu)越。隨著芯片鈍化層技術(shù)和塑料封裝技術(shù)的不斷進步,尤其是在八十年代以來,半導(dǎo)體技術(shù)有了革命性的改進,芯片鈍化層質(zhì)量有了根本的提高,使得塑料封裝盡管仍是非氣密性的,但其抵抗潮氣侵入而引起電子器件失效的能力已大大提高了,因此,一些以前使用金屬或陶瓷封裝的應(yīng)用,也已漸漸被塑料封裝所替代。sip是從封裝體的一邊引出管腳。通常,它們是通孔式的,管腳插入印刷電路板的金屬孔內(nèi)。這種形式的一種變化是鋸齒型
電子封裝是一個富于挑戰(zhàn)、引人入勝的領(lǐng)域。它是集成電路芯片生產(chǎn)完成后不可缺少的 一道工序,是器件到系統(tǒng)的橋梁。封裝這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)對微電子產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力都有極大的影響。按目前國際上流行的看法認為,在微電子器件的總體成本中,設(shè)計占了三分之一,芯片生產(chǎn)占了三分之一,而封裝和測試也占了三分之一,真可謂三分天下有其一。封裝研究在全球范圍的發(fā)展是如此迅猛,而它所面臨的挑戰(zhàn)和機遇也是自電子產(chǎn)品問世以來所從未遇到過的;封裝所涉及的問題之多之廣,也是其它許多領(lǐng)域中少見的,它需要從材料到工藝、從無機到聚合物、從大型生產(chǎn)設(shè)備到計算力學等等許許多多似乎毫不關(guān)連的專家的協(xié)同努力,是一門綜合性非常強的新型高科技學科。
什么是電子封裝 (electronic packaging)? 封裝最初的定義是:保護電路芯片免受周圍環(huán)境的影響(包括物理、化學的影響)。所以,在最初的微電子封裝中,是用金屬罐 ( metal can) 作為外殼,用與外界完全隔離的、氣密的方法,來保護脆弱的電子元件。但是,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,尤其是芯片鈍化層技術(shù)的不斷改進,封裝的功能也在慢慢異化。通常認為,封裝主要有四大功能,即功率分配、信號分配、散熱及包裝保護,它的作用是從集成電路器件到系統(tǒng)之間的連接,包括電學連接和物理連接。目前,集成電路芯片的i/o線越來越多,它們的電源供應(yīng)和信號傳送都是要通過封裝來實現(xiàn)與系統(tǒng)的連接;芯片的速度越來越快,功率也越來越大,使得芯片的散熱問題日趨嚴重;由于芯片鈍化層質(zhì)量的提高,封裝用以保護電路功能的作用其重要性正在下降。
來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
電子封裝的類型也很復(fù)雜。從使用的包裝材料來分,我們可以將封裝劃分為金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝;從成型工藝來分,我們又可以將封裝劃分為預(yù)成型封裝(pre-mol d)和后成型封裝(post-mold);至于從封裝外型來講,則有sip(single in-line pack age)、dip(dual in-line package)、plcc(plastic-leaded chip carrier)、pqfp(pla stic quad flat pack)、sop(small-outline package)、tsop(thin small-outline pa ckage)、ppga(plastic pingrid array)、pbga(plastic ball grid array)、csp (chip scale package)等等;若按第一級連接到第二級連接的方式來分,則可以劃分為pth (pin-through-hole)和smt(surface-mount-technology)二大類,即通常所稱的插孔 式(或通孔式)和表面貼裝式。
金屬封裝是半導(dǎo)體器件封裝的最原始的形式,它將分立器件或集成電路置于一個金屬容器中,用鎳作封蓋并鍍上金。金屬圓形外殼采用由可伐合金材料沖制成的金屬底座,借助封接玻璃,在氮氣保護氣氛下將可伐合金引線按照規(guī)定的布線方式熔裝在金屬底座上,經(jīng)過引線端頭的切平和磨光后,再鍍鎳、金等惰性金屬給與保護。在底座中心進行芯片安裝和在引線端頭用鋁硅絲進行鍵合。組裝完成后,用10號鋼帶所沖制成的鍍鎳封帽進行封裝,構(gòu)成氣密的、堅固的封裝結(jié)構(gòu)。金屬封裝的優(yōu)點是氣密性好,不受外界環(huán)境因素的影響。它的缺點是價格昂貴,外型靈活性小,不能滿足半導(dǎo)體器件日益快速發(fā)展的需要,F(xiàn)在,金屬封裝所占的市場份額已越來越小,幾乎已沒有商品化的產(chǎn)品。少量產(chǎn)品用于特殊性能要求的軍事或航空航天技術(shù)中。
來源:http://tede.cn
陶瓷封裝是繼金屬封裝后發(fā)展起來的一種封裝形式,它象金屬封裝一樣,也是氣密性的,但價格低于金屬封裝,而且,經(jīng)過幾十年的不斷改進,陶瓷封裝的性能越來越好,尤其是陶瓷流延技術(shù)的發(fā)展,使得陶瓷封裝在外型、功能方面的靈活性有了較大的發(fā)展。
目前,ibm的陶瓷基板技術(shù)已經(jīng)達到100多層布線,可以將無源器件如電阻、電容、電感等都集成在陶瓷基板上,實現(xiàn)高密度封裝。陶瓷封裝由于它的卓越性能,在航空航天、軍事及許多大型計算機方面都有廣泛的應(yīng)用,占據(jù)了約10%左右的封裝市場(從器件數(shù)量來計)。陶瓷封裝除了有氣密性好的優(yōu)點之外,還可實現(xiàn)多信號、地和電源層結(jié)構(gòu),并具有對復(fù)雜的器件進行一體化封裝的能力。它的散熱性也很好。缺點是燒結(jié)裝配時尺寸精度差、介電系數(shù)高(不適用于高頻電路),價格昂貴,一般主要應(yīng)用于一些高端產(chǎn)品中。
相對而言,塑料封裝自七十年代以來發(fā)展更為迅猛,已占據(jù)了90%(封裝數(shù)量)以上的封裝市場份額,而且,由于塑料封裝在材料和工藝方面的進一步改進,這個份額還在不斷上升。塑料封裝最大的優(yōu)點是價格便宜,其性能價格比十分優(yōu)越。隨著芯片鈍化層技術(shù)和塑料封裝技術(shù)的不斷進步,尤其是在八十年代以來,半導(dǎo)體技術(shù)有了革命性的改進,芯片鈍化層質(zhì)量有了根本的提高,使得塑料封裝盡管仍是非氣密性的,但其抵抗潮氣侵入而引起電子器件失效的能力已大大提高了,因此,一些以前使用金屬或陶瓷封裝的應(yīng)用,也已漸漸被塑料封裝所替代。sip是從封裝體的一邊引出管腳。通常,它們是通孔式的,管腳插入印刷電路板的金屬孔內(nèi)。這種形式的一種變化是鋸齒型
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