集成电路封装介绍

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LCC 无引线片式载体 Leadless chip carrier LGA 面或无引线焊点阵列 Leadless(land) grid array LSI 大规模集成 MCM 多芯片模块 Multichip module MCP 多芯片封装 MSI 中规模集成 PBGA 塑球焊球阵列 Plastic ball grid array PGA 针栅阵列 Pin grid array PLCC 塑料有引线片式载体 Plastic leaded chip carrier PWB 印制线路板 QFP 四边引线扁平封装 Quad flat pack QUIP 四边直插封装 Quad in-line package SIMM 单边直插存储器模块 Singe in-line memory module SIP 单列直插 Single in-line package SMTPGA 表面安装针栅阵列 Surface mount pin grid array
平面阵列型 (ＰＧＡ） ＰＧＡ） ＢＧＡ) 球栅阵列封装 (ＢＧＡ ＢＧＡ
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按芯片的内部连接方式来分
Chip to substrate interconnect technologies
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由陶瓷封装向塑料封装发展
在陶瓷封装向高密度 ,多引线和低功耗展的同时 , 多引线和低功耗展的同时 越来越多的领域正在由塑料封装所取代。 越来越多的领域正在由塑料封装所取代。而且 , ,目前以ＰＱＦＰ和 目前以ＰＱＦＰ 新的塑料封装形式层出不穷 ,目前以ＰＱＦＰ和 ＰＢＧＡ为主 全部用于表面安装 这些塑料封装 ＰＢＧＡ为主 ,全部用于表面安装 ,这些塑料封装 占领着 90 %以上的市场 以上的市场
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半导体封装的基本形式 按其外部封装型式分： 按其外部封装型式分： ＤＩＰ) 双列直插式封装 (ＤＩＰ ＤＩＰ ＳＭＴ) 表面安装技术 (ＳＭＴ ＳＭＴ
无引线陶瓷片式载体(ＬＣＣＣ 无引线陶瓷片式载体 ＬＣＣＣ) ＬＣＣＣ ＰＬＣＣ) 塑料有引线片式载体 (ＰＬＣＣ ＰＬＣＣ ＱＦＰ) 四边引线扁平封装 (ＱＦＰ ＱＦＰ ＰＱＦＰ) 四边引线塑料扁平封装 (ＰＱＦＰ ＰＱＦＰ
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SO 小外形 Small outline SOJ J形引线的SOP Small outline J lead SOP 小外形封装 Sop outline package SOT 小外形晶体管 SSOP 缩小的小外形封装 Shrink small outline package SOIC 小外形IC Small outline IC TAB 载带自动焊 Metric TAB TCE 热膨胀系数 TCM 导热模块 TQFP 薄形四边引线扁平封装 Thin quad flat pack TSOP 薄形小外形封装 Thin small outline package TSSOP 薄形缩小的小外形封装 Thin shrink small outline package VLSI 超大规模集成 ZIF 零插入力 ZIP 单边交叉双列直插封装 Zig-zag in-line package
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向高密度发展 ＣＣＧＡ)已达 目前 ,陶瓷外壳 (ＣＣＧＡ 已达 1089只管 陶瓷外壳 ＣＣＧＡ 只管 、ＣＢＧＡ达 只管脚、 脚、ＣＢＧＡ达 625只管脚、间距达 0.5ｍ 只管脚 ｍ ｍ、ＰＱＦＰ达 只管脚、ＴＢＧＡ ｍ、ＰＱＦＰ达 376只管脚、ＴＢＧＡ达 1 只管脚、ＴＢＧＡ达 0 0 0只管脚。 只管脚。 只管脚 根据美国ＳＩＡ ＳＩＡ发展规划 到 根据美国ＳＩＡ发展规划 ,到 2 0 0 7年 ,最 年 最 ｍｍ*2 大芯片尺寸将增大到 1 0 0 0ｍｍ ,同时每 ｍｍ 同时每 枚芯片上的输入 /输出数最多将达到 50 0 0 输出数最多将达到 个 ,焊点尺寸将缩小到 0.127ｍｍ以下 焊点尺寸将缩小到 ｍｍ以下 ｍｍ
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高密度封装中的关键技术
从技术发展观点来看 ,作为高密度封装的关键技术主要 作为高密度封装的关键技术主要 有 :ＴＣＰ , ＢＧＡ, ＦＣＴ ,ＣＳＰ ,ＭＣＭ和三维封装 ＴＣＰ ＢＧＡ ＣＳＰ ＭＣＭ和三维封装 ＭＣＭ 载带封装 它可以提供超窄的引线间距和很薄的封装外形 , 且在ＰＣＢ板上占据很小的面积 可用于高 Ｏ 可用于高Ｉ 且在ＰＣＢ板上占据很小的面积 ,可用于高Ｉ/Ｏ数的 ＰＣＢ ＡＳＩＣ和微处理器 东芝公司 东芝公司1 ＡＳＩＣ和微处理器 ,东芝公司 996年问世的笔记 年问世的笔记 本电脑中就使用了ＴＣＰ承载ＣＰＵ 其引线间距 本电脑中就使用了ＴＣＰ承载ＣＰＵ ,其引线间距 ＴＣＰ承载 0.2 5ｍｍ ,焊接精度为± 3 0 µｍ ,据报道 ,最小间距 焊接精度为± ｍｍ 焊接精度为 ｍ 据报道 最小间距 可达 0.1 5ｍｍ ｍｍ
60年代
70年代
80年代 Y
90年代 Y Y Y Y Y Y Y Y
Y
Y Y
Y Y Y Y Y
Y Y Y Y Y
SIMM（SIP）
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封装类型 四边引线扁平封装 模塑形载体
窄节距四边引线扁平 封装 薄形四边引线扁平封 装 窄节距小外形封装
缩写词 QFP MRC
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集成电路发展历程
封装类型 缩写词 60年代 Y Y Y 70年代 Y Y Y Y 80年代 Y Y Y Y Y Y 90年代 Y 双列直插封装 DIP 扁平封装 片式载体 FP CC
无引线片式载 LCC 体 塑料有引线片 PLCC 式载体 栅阵列 针栅阵列 PGA
Y
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Y
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封装类型 无引线（面） 栅阵列 小外形或小外 形IC 小外形J形引 线 载带自动焊 列直插封装 单列直插封装 单边交叉双列 直插封装 四边单列直插 封装 单列直插存储 器模块
缩写词 LGA SO或SOIC SOJ TAB SIP ZIP QUIP
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半导体后封装的发展趋势 ＳＭＴ)发展 向表面安装技术 (ＳＭＴ 发展 ＳＭＴ 1988年ＳＭＴ技术约占封装市场份额的 技术约占封装市场份额的17.5% , 1 年ＳＭＴ技术约占封装市场份额的 993年占 44% , 1 998年占 75%。传统的双列直插 年占 年占 。 封装所占份额越来越小 ,取而代之的是表面安装类 取而代之的是表面安装类 型的封装 ,如有引线塑料片式载体 ,无引线陶瓷片 如有引线塑料片式载体 无引线陶瓷片 式载体 ,四边引线塑料扁平封装 ,塑料球栅阵列封 四边引线塑料扁平封装 塑料球栅阵列封 ＰＢＧＡ)和陶瓷球栅阵列封装 ＣＢＧＡ ＣＢＧＡ)等 装 (ＰＢＧＡ 和陶瓷球栅阵列封装 (ＣＢＧＡ 等 , ＰＢＧＡ 尤其是ＰＱＦＰ ＢＧＡ两种类型最具典型 ＰＱＦＰ和 两种类型最具典型. 尤其是ＰＱＦＰ和ＢＧＡ两种类型最具典型
SMTPGA TAB
60年代
70年代
80年代
90年代 Y Y Y
Y Y Y Y Y Y Y
Y Y Y Y Y
多芯片模块 MCM针栅阵列 缩小的DIP 多I/O引脚数SIMM
MCM MCMPG A
SIMM （SIP）
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微电子封装一般可分为 4级 ,如图 所示 ,即 : 级 如图 即 0级封装 级封装———芯片上器件本体的互连 级封装 芯片上器件本体的互连 1级封装 级封装———芯片 (1个或多个 )上的输入 / 级封装 芯片 个或多个 上的输入 输出与基板互连 2级封装 级封装———将封装好的元器件或多芯片 级封装 将封装好的元器件或多芯片 ＰＷＢ)组装成电 组件用多层互连布线板 (ＰＷＢ 组装成电 ＰＷＢ 子部件 ,插件或小整机 插件或小整机 3级封装 级封装———用插件或小整机组装成机柜 级封装 用插件或小整机组装成机柜 整机系统
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集成电路封装
港湾网络通用IC组
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封装功能
封装的定义：内含一个或多个半导体芯片 的一种外壳，可提供电连接及机械和环境 保护 封装的发展趋势：更多的引脚数，更大的 热耗散，更高的封装密度和多芯片封装， 以便改进电子系统的性能，使其具有更多 的功能及更强的能力。
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从单芯片封装向多芯片封装发展
ＭＣＭ起步于 年代初 由于ＭＣＭ的高密度 由于ＭＣＭ的高密度、 ＭＣＭ起步于 90年代初 ,由于ＭＣＭ的高密度、高性能 和高可靠性而倍受青睐。 和高可靠性而倍受青睐。受到世界各国的极大关注 ,纷 纷 纷投入巨额资金 ,如美国政府 3年投入 5亿美元 ,ＩＢＭ 如美国政府 年投入 亿美元 ＩＢＭ 亿美元来发展ＭＣＭ 据预测 在 1 0年投入 1 0亿美元来发展ＭＣＭ ,据预测 , 1 999 年投入 亿美元来发展 年全球ＭＣＭ产品销售额将达 亿美元。 年全球ＭＣＭ产品销售额将达 2 0 0亿美元。目前最高 ＭＣＭ 亿美元 水平的ＭＣＭ Ｃ ＩＢＭ的产品 ｍｍ*2 水平的ＭＣＭ—Ｃ是ＩＢＭ的产品 ,2 0 0ｍｍ 、78 ＭＣＭ ｍｍ 层、3 0 0多万个通孔 , 1 40 0ｍ互连线 , 1 80 0只管脚 , 多万个通孔 ｍ 只管脚 2 0 0Ｗ功耗 Ｗ
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将带引线的芯片从载带上切下的示意图
外引线键合过程示意图
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ＴＡＢ技术中的载带
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概括而言 ,电子封装技术已经历了四代 ,现正在进入第五代。 第一代 ： 60年代前采用的是接线板焊接的方式 ,框架为电路板 ,主要 插装元件是电子管。 第二代 ：60年代采用穿孔式印刷电路板(ＰＣＢ)封装 ,主要元件是晶 体管和柱型元件。 第三代 ：70年代用自动插装方式将ＤＩＰ为代表的集成电路封装在 ＰＣＢ板上 ,这是穿孔式封装技术的全盛时期。 第四代 ：从 80年代开始 ,采用ＳＭＴ将表面安装元件 (ＳＭＣ)和表面 安装器件 (ＳＭＤ)安装在ＰＣＢ表面上。这一封装技术的革命改变了 元器件和电子产品的面貌。 第五代 ：这是 90年代显露头角的微封装技术 ,是上一代封装技术的发 展和延伸 ,是将多层ＰＣＢ技术、高密度互连技术、ＳＭＴ、微型元 器件封装技术综合并发展 ,其代表性技术就是金属陶瓷封装 (ＭＣＰ), 典型产品是ＭＣM。最近由于系统级芯片 (ＳＯＣ)和全片规模集成 (ＷＳＩ)技术的发展 ,微电子封装技术正孕育着重大的突破
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半导体制造装备概述
芯片制造（前道） 芯片制造（前道）
单晶硅拉制、切片、表面处理、光刻、减薄、 单晶硅拉制、切片、表面处理、光刻、减薄、 划片
芯片封装（后道） 芯片封装（后道）
测试、 滴胶、 测试、 滴胶、Die bonding、Wire bonding、 、 、 压模
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与封装相关的常用参数
ATAB TAB焊球阵列 TAB ball grid array BGA 焊球阵列 Ball grid array CC 片式载体 Chip carrier C4 受控塌陷芯片连接 CERDIP 玻璃熔封陶瓷双列直插封装 CMOS 互补金属氧化物半导体 CQFP 陶瓷四边引线扁平封装 DIP 双列直插封装 Dual in-line package ECL 射级耦合逻辑 FQFP 窄节距四边引线扁平封装 Fine pitch quad flat pack LCC 无引线片式载体 Leadless chip carrier
FQFP
60年代
70年代 Y
百度文库
80年代 Y Y
90年代 Y Y Y
TQFP
Y Y Y Y
SSOP TSSOP
薄形缩小的小外形 封装 栅阵列 焊球阵列
BGA
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Y
封装类型 塑料焊球阵列 载带自动焊球阵列 表面安装型针栅阵 列
公制的TAB
缩写词 PBGA ATAB