半導(dǎo)體封裝技術(shù)意義講述


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原標(biāo)題:半導(dǎo)體封裝
半導(dǎo)體封裝技術(shù)是用絕緣塑料或陶瓷材料包裝集成電路的技術(shù)。封裝對(duì)芯片也很重要。封裝也可以說(shuō)是指用于安裝半導(dǎo)體集成電路芯片的外殼。它不僅起到保護(hù)芯片和增強(qiáng)熱傳導(dǎo)性的作用,還起到溝通芯片內(nèi)外電路橋梁和規(guī)格通用功能的作用。

一、半導(dǎo)體封裝技術(shù)主要作用
(1)物理保護(hù)。芯片必須與外部隔離,以防止空氣中雜質(zhì)腐蝕芯片電路,降低電氣性能,保護(hù)芯片表面和連接導(dǎo)線。使相當(dāng)柔軟的芯片在電氣和熱物理等方面不受外力的損傷和外部環(huán)境的影響,同時(shí)通過(guò)封裝使芯片的熱膨脹系數(shù)與框架和基板的熱膨脹系數(shù)一致,這樣可以緩解熱等外部環(huán)境變化引起的應(yīng)力和芯片發(fā)熱引起的應(yīng)力,防止芯片損壞。根據(jù)散熱的要求,包裝越薄越好。當(dāng)芯片功耗大于2W時(shí),需要在包裝上添加散熱片或熱沉片來(lái)增強(qiáng)其散熱和冷卻功能。5~1OW時(shí),必須采用強(qiáng)制冷卻方法。另一方面,包裝芯片也更容易安裝和運(yùn)輸。
(2)電氣連接。封裝的尺寸調(diào)整(間隔變換)功能可以從芯片的極細(xì)導(dǎo)線間隔調(diào)整到實(shí)際基板的尺寸間隔,使實(shí)際操作變得容易。例如,以亞微米(現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到0.13μm以下)為特征尺寸的芯片。以10μm為單位的芯片焊點(diǎn),以100μm為單位的外部引腳,以后劍為單位的印刷基板,都是通過(guò)封裝米實(shí)現(xiàn)的。封裝在這里起著從小到大,從難到易,從復(fù)雜到簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換作用。這樣可以降低操作成本和材料成本,提高工作效率和可靠性,尤其是通過(guò)實(shí)現(xiàn)布線長(zhǎng)度和阻抗比例,盡可能降低連接電阻,寄生電容和電感,保證正確的信號(hào)波形和傳輸速度。
(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化。規(guī)格通用功能是指包裝的尺寸、形狀、引腳數(shù)量、間隔、長(zhǎng)度等有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,加工方便,與印刷電路板合作方便,相關(guān)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備具有通用性。這對(duì)于封裝用戶、電路板廠家、半導(dǎo)體廠家都很方便,而且便于標(biāo)準(zhǔn)化。相比之下,裸芯片實(shí)裝及倒裝目前尚不具備這方面的優(yōu)勢(shì)。由組裝技術(shù)的好壞直接影響芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)和制造,對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品來(lái)說(shuō),組裝技術(shù)是非常重要的一環(huán)。
二、半導(dǎo)體封裝技術(shù)的工藝流程
晶圓貼膜-晶圓切割-芯片粘貼-引線焊接-塑封-高溫固化-電鍍-切筋-測(cè)試-分選-激光打標(biāo)-包裝,等十二道工藝流程。
三、半導(dǎo)體封裝分類(lèi)
(1)按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi),按封裝材料分:金屬封裝,塑料封裝,陶瓷封裝。
a.金屬封裝:用于軍工,航天技術(shù),成本高,無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品。
b.陶瓷封裝:用于軍工,有少量民品。
c.塑料封裝:成本低,工藝簡(jiǎn)單,適用于大批量商業(yè)化生產(chǎn)。
(2)以 PCB板的連接方式分: PHT (通孔型)封裝, SMT (表面貼裝型)封裝。
(3)根據(jù)包裝的形狀來(lái)劃分: SOP, SOIC, TSOP, QFN, TQFP, BGA, CSP等等。
三、常用半導(dǎo)體封裝說(shuō)明
(1)SOP封裝
Sop是英文 Small OutlinePackage的簡(jiǎn)稱,即小型封裝。菲利浦公司于1968~1969年研制成功的 SOP封裝技術(shù),后來(lái)逐步衍生出 SOJ (J型引腳小外形封裝)、 TSOP (薄型小外形封裝)、 VSOP (極小外形封裝)、 SSOP (縮小型 SOP)、 TSSOP (薄型縮小型 SOP)和 SOT (小型晶體管封裝)、SOIC(小外形集成電路)等。
(2)TSOP封裝
TSOP是英文 ThinSmallOutlinePackage的簡(jiǎn)稱,它是一種小型薄型封裝。TSOP存儲(chǔ)器封裝技術(shù)的一個(gè)典型特點(diǎn)是在封裝芯片周?chē)右_,適用于在 SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))的 PCB (印刷電路板)上安裝電線。在 TSOP封裝的外形尺寸上,寄生參數(shù)(電流變化大,引起輸出電壓波動(dòng))減小,適用于高頻場(chǎng)合,操作簡(jiǎn)單,可靠性高。
(3)BGA封裝
BGA是英文 Ball GridArray Package的簡(jiǎn)稱,也就是球柵陣列封裝。隨著上世紀(jì)90年代技術(shù)的進(jìn)步,芯片集成度的不斷提高, I/O管腳數(shù)量急劇增加,功耗也隨之增加,集成電路封裝技術(shù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。BGA封裝開(kāi)始用于生產(chǎn),以適應(yīng)其發(fā)展的需要。使用 BGA技術(shù)封裝的存儲(chǔ)器,在體積不變的情況下,可將存儲(chǔ)器容量提高兩至三倍, BGA比 TSOP具有更小的體積。良好的散熱性和電氣性。采用 BGA封裝技術(shù),極大地提高了每平方英寸的存儲(chǔ)容量。使用了 BGA封裝技術(shù)的存儲(chǔ)器產(chǎn)品,在同等容量下,體積僅為 TSOP封裝的三分之一;此外,與傳統(tǒng) TSOP封裝相比, BGA封裝具有更快、更高效的散熱方式。
BGA封裝具有以下特點(diǎn)
①I(mǎi)/O引腳數(shù)雖然增多,但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式,提高了成品率。
②雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善電熱性能。
③信號(hào)傳輸延遲小,適應(yīng)頻率大大提高。
④組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
(4)TQFP封裝
TQFP是英文 thinquadflatpackage的簡(jiǎn)稱,即薄塑料封口,四角平封口。四邊平包(TQFP)工藝可以有效地利用線路板的空間,從而減少了對(duì)線路板空間尺寸的要求。這種封裝方法減小了高度和體積,非常適用于 PCMCIA卡和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等對(duì)空間有要求的應(yīng)用?;旧纤?CPLD/FPGA ALTERA都有 TQFP封裝。
(5)CSP封裝
隨著電子產(chǎn)品個(gè)性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)潮,封裝技術(shù)已進(jìn)步到CSP(Chip Size Package)。它減小了芯片封裝外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長(zhǎng)不大于芯片的1.2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過(guò)1.4倍。
CSP封裝具有以下特點(diǎn)
①滿足了芯片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(shí)間。
以上內(nèi)容主要介紹半導(dǎo)體封裝技術(shù)講述。
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標(biāo)簽:半導(dǎo)體封裝、半導(dǎo)體封裝技術(shù)講述
半導(dǎo)體封裝技術(shù)是用絕緣塑料或陶瓷材料包裝集成電路的技術(shù)。封裝對(duì)芯片也很重要。封裝也可以說(shuō)是指用于安裝半導(dǎo)體集成電路芯片的外殼。它不僅起到保護(hù)芯片和增強(qiáng)熱傳導(dǎo)性的作用,還起到溝通芯片內(nèi)外電路橋梁和規(guī)格通用功能的作用。

一、半導(dǎo)體封裝技術(shù)主要作用
(1)物理保護(hù)。芯片必須與外部隔離,以防止空氣中雜質(zhì)腐蝕芯片電路,降低電氣性能,保護(hù)芯片表面和連接導(dǎo)線。使相當(dāng)柔軟的芯片在電氣和熱物理等方面不受外力的損傷和外部環(huán)境的影響,同時(shí)通過(guò)封裝使芯片的熱膨脹系數(shù)與框架和基板的熱膨脹系數(shù)一致,這樣可以緩解熱等外部環(huán)境變化引起的應(yīng)力和芯片發(fā)熱引起的應(yīng)力,防止芯片損壞。根據(jù)散熱的要求,包裝越薄越好。當(dāng)芯片功耗大于2W時(shí),需要在包裝上添加散熱片或熱沉片來(lái)增強(qiáng)其散熱和冷卻功能。5~1OW時(shí),必須采用強(qiáng)制冷卻方法。另一方面,包裝芯片也更容易安裝和運(yùn)輸。
(2)電氣連接。封裝的尺寸調(diào)整(間隔變換)功能可以從芯片的極細(xì)導(dǎo)線間隔調(diào)整到實(shí)際基板的尺寸間隔,使實(shí)際操作變得容易。例如,以亞微米(現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到0.13μm以下)為特征尺寸的芯片。以10μm為單位的芯片焊點(diǎn),以100μm為單位的外部引腳,以后劍為單位的印刷基板,都是通過(guò)封裝米實(shí)現(xiàn)的。封裝在這里起著從小到大,從難到易,從復(fù)雜到簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換作用。這樣可以降低操作成本和材料成本,提高工作效率和可靠性,尤其是通過(guò)實(shí)現(xiàn)布線長(zhǎng)度和阻抗比例,盡可能降低連接電阻,寄生電容和電感,保證正確的信號(hào)波形和傳輸速度。
(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化。規(guī)格通用功能是指包裝的尺寸、形狀、引腳數(shù)量、間隔、長(zhǎng)度等有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,加工方便,與印刷電路板合作方便,相關(guān)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備具有通用性。這對(duì)于封裝用戶、電路板廠家、半導(dǎo)體廠家都很方便,而且便于標(biāo)準(zhǔn)化。相比之下,裸芯片實(shí)裝及倒裝目前尚不具備這方面的優(yōu)勢(shì)。由組裝技術(shù)的好壞直接影響芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)和制造,對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品來(lái)說(shuō),組裝技術(shù)是非常重要的一環(huán)。
二、半導(dǎo)體封裝技術(shù)的工藝流程
晶圓貼膜-晶圓切割-芯片粘貼-引線焊接-塑封-高溫固化-電鍍-切筋-測(cè)試-分選-激光打標(biāo)-包裝,等十二道工藝流程。
三、半導(dǎo)體封裝分類(lèi)
(1)按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi),按封裝材料分:金屬封裝,塑料封裝,陶瓷封裝。
a.金屬封裝:用于軍工,航天技術(shù),成本高,無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品。
b.陶瓷封裝:用于軍工,有少量民品。
c.塑料封裝:成本低,工藝簡(jiǎn)單,適用于大批量商業(yè)化生產(chǎn)。
(2)以 PCB板的連接方式分: PHT (通孔型)封裝, SMT (表面貼裝型)封裝。
(3)根據(jù)包裝的形狀來(lái)劃分: SOP, SOIC, TSOP, QFN, TQFP, BGA, CSP等等。
三、常用半導(dǎo)體封裝說(shuō)明
(1)SOP封裝
Sop是英文 Small OutlinePackage的簡(jiǎn)稱,即小型封裝。菲利浦公司于1968~1969年研制成功的 SOP封裝技術(shù),后來(lái)逐步衍生出 SOJ (J型引腳小外形封裝)、 TSOP (薄型小外形封裝)、 VSOP (極小外形封裝)、 SSOP (縮小型 SOP)、 TSSOP (薄型縮小型 SOP)和 SOT (小型晶體管封裝)、SOIC(小外形集成電路)等。
(2)TSOP封裝
TSOP是英文 ThinSmallOutlinePackage的簡(jiǎn)稱,它是一種小型薄型封裝。TSOP存儲(chǔ)器封裝技術(shù)的一個(gè)典型特點(diǎn)是在封裝芯片周?chē)右_,適用于在 SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))的 PCB (印刷電路板)上安裝電線。在 TSOP封裝的外形尺寸上,寄生參數(shù)(電流變化大,引起輸出電壓波動(dòng))減小,適用于高頻場(chǎng)合,操作簡(jiǎn)單,可靠性高。
(3)BGA封裝
BGA是英文 Ball GridArray Package的簡(jiǎn)稱,也就是球柵陣列封裝。隨著上世紀(jì)90年代技術(shù)的進(jìn)步,芯片集成度的不斷提高, I/O管腳數(shù)量急劇增加,功耗也隨之增加,集成電路封裝技術(shù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。BGA封裝開(kāi)始用于生產(chǎn),以適應(yīng)其發(fā)展的需要。使用 BGA技術(shù)封裝的存儲(chǔ)器,在體積不變的情況下,可將存儲(chǔ)器容量提高兩至三倍, BGA比 TSOP具有更小的體積。良好的散熱性和電氣性。采用 BGA封裝技術(shù),極大地提高了每平方英寸的存儲(chǔ)容量。使用了 BGA封裝技術(shù)的存儲(chǔ)器產(chǎn)品,在同等容量下,體積僅為 TSOP封裝的三分之一;此外,與傳統(tǒng) TSOP封裝相比, BGA封裝具有更快、更高效的散熱方式。
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②雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善電熱性能。
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TQFP是英文 thinquadflatpackage的簡(jiǎn)稱,即薄塑料封口,四角平封口。四邊平包(TQFP)工藝可以有效地利用線路板的空間,從而減少了對(duì)線路板空間尺寸的要求。這種封裝方法減小了高度和體積,非常適用于 PCMCIA卡和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等對(duì)空間有要求的應(yīng)用?;旧纤?CPLD/FPGA ALTERA都有 TQFP封裝。
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大毅合金電阻RLM系列
尺寸:2512;
阻值:0.001Ω~0.06Ω;
70℃額定功率為:3W;
精度:±1%;
溫漂:±50ppm;
材質(zhì):金屬合金。
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華德合金電阻SFCA系列
尺寸范圍:1206~2512
阻值:0.5mR~100mR
功率:1W~2W
精度:0.5%,1%
溫漂:50ppm
材質(zhì):合金
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華德合金電阻HFCL系列
尺寸范圍:0603~3921
阻值:0.5mR~50mR
功率:2W~4W
精度:0.5%,1%
溫漂:50ppm
材質(zhì):合金
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