半导体器件有许多封装形式

MSOP 是一种微型的SOP封装

半导体器件有许多封装形式，按封装的外形、尺寸、结构分类

可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装三类。从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代先进。总体说来，半导体封装经历了三次重大革新：第一次是在上世纪80年代从引脚插入式

封装到表面贴片封装，它极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第

二次是在上世纪90年代球型矩阵封装的出现，满足了市场对高引脚的

需求，改善了半导体器件的性能；芯片级封装、系统封装等是现在第

三次革新的产物，其目的就是将封装面积减到最小。

高级封装实现封装面积最小化

芯片级封装CSP。几年之前封装本体面积与芯片面积之比

通常都是几倍到几十倍，但近几年来有些公司在BGA、TSOP的基础上

加以改进而使得封装本体面积与芯片面积之比逐步减小到接近1的水

平，所以就在原来的封装名称下冠以芯片级封装以用来区别以前的封

装。就目前来看，人们对芯片级封装还没有一个统一的定义，有的公

司将封装本体面积与芯片面积之比小于2的定为CSP，而有的公司将封

装本体面积与芯片面积之比小于1.4或1.2的定为CSP。目前开发应用

最为广泛的是FBGA和QFN等，主要用于内存和逻辑器件。就目前来看，CSP的引脚数还不可能太多，从几十到一百多。这种高密度、小巧、

扁薄的封装非常适用于设计小巧的掌上型消费类电子装置。

CSP封装具有以下特点：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；封装面积缩小到BGA的1/4至1/10；延迟时间缩到

极短；CSP封装的内存颗粒不仅可以通过PCB板散热，还可以从背面散热，且散热效率良好。就封装形式而言，它属于已有封装形式的派生

品，因此可直接按照现有封装形式分为四类：框架封装形式、硬质基

板封装形式、软质基板封装形式和芯片级封装。

多芯片模块MCM。20世纪80年代初发源于美国，为解决单一芯片

封装集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高

可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上组成多种多样的电子模块系

统，从而出现多芯片模块系统。它是把多块裸露的IC芯片安装在一块

多层高密度互连衬底上，并组装在同一个封装中。它和CSP封装一样

属于已有封装形式的派生品。

多芯片模块具有以下特点：封装密度更高，电性能更好，与等效

的单芯片封装相比体积更小。如果采用传统的单个芯片封装的形式分

别焊接在印刷电路板上，则芯片之间布线引起的信号传输延迟就显得

非常严重，尤其是在高频电路中，而此封装最大的优点就是缩短芯片

之间的布线长度，从而达到缩短延迟时间、易于实现模块高速化的目

的。

WLCSP。此封装不同于传统的先切割晶圆，再组装测试的做法，而

是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割。它有着更明显的优

势：首先是工艺大大优化，晶圆直接进入封装工序，而传统工艺在封

装之前还要对晶圆进行切割、分类；所有集成电路一次封装，刻印工

作直接在晶圆上进行，设备测试一次完成，有别于传统组装工艺；生

产周期和成本大幅下降，芯片所需引脚数减少，提高了集成度；引脚

产生的电磁干扰几乎被消除，采用此封装的内存可以支持到800MHz

的频率，最大容量可达1GB，所以它号称是未来封装的主流。它的不

足之处是芯片得不到足够的保护。

表面贴片封装降低PCB设计难度

表面贴片封装是从引脚直插式封装发展而来的，主要优

点是降低了PCB电路板设计的难度，同时它也大大降低了其本身的尺

寸大小。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下

来的。表面贴片封装根据引脚所处的位置可分为：Single-ended

(引脚在一面)、Dual(引脚在两边)、Quad(引脚在四边)、Bottom

(引脚在下面)、BGA(引脚排成矩阵结构)及其他。

Single-ended。此封装形式的特点是引脚全部在一边，而且引

脚的数量通常比较少。它又可分为：导热型，像常用的功率三极管，

只有三个引脚排成一排，其上面有一个大的散热片；COF是将芯片直

接粘贴在柔性线路板上(现有的用Flip-Chip技术)，再经过塑料

包封而成，它的特点是轻而且很薄，所以当前被广泛用在液晶显示器(LCD)上，以满足LCD分辨率增加的需要。其缺点一是Film的价格

很贵，二是贴片机的价格也很贵。

Dual。此封装形式的特点是引脚全部在两边，而且引脚的数量不

算多。它的封装形式比较多，又可细分为SOT、SOP、SOJ、SSOP、HSOP 及其他。

SOT系列主要有SOT-23、SOT-223、SOT25、SOT-26、

SOT323、SOT-89等。当电子产品尺寸不断缩小时，其内部使用

的半导体器件也必须变小，更小的半导体器件使得电子产品能够更小、

更轻、更便携，相同尺寸包含的功能更多。SOT封装既大大降低了高

度，又显著减小了PCB占用空间。

小尺寸贴片封装SOP。飞利浦公司在上世纪70年代就开发出小尺

寸贴片封装SOP，以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP

(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP

(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。

SOP引脚数在几十个之内。

薄型小尺寸封装TSOP。它与SOP的最大区别在于其厚度很薄，只

有1mm，是SOJ的1/3；由于外观轻薄且小，适合高频使用。它以较强

的可操作性和较高的可靠性征服了业界，大部分的SDRAM内存芯片

都是采用此TSOP封装方式。TSOP内存封装的外形呈长方形，且封装芯

片的周围都有I/O引脚。在TSOP封装方式中，内存颗粒是通过芯片引

脚焊在PCB板上的，焊点和PCB板的接触面积较小，使得芯片向PCB板

传热相对困难。而且TSOP封装方式的内存在超过150MHz后，会有很

大的信号干扰和电磁干扰。