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半導體封裝技術意義講述

發布時間： 2021-05-31

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原標題：半導體封裝
半導體封裝技術是用絕緣塑料或陶瓷材料包裝集成電路的技術。封裝對芯片也很重要。封裝也可以說是指用於安裝半導體集成電路芯片的外殼。它不僅起到保護芯片和增強熱傳導性的作用，還起到溝通芯片內外電路橋梁和規格通用功能的作用。

一、半導體封裝技術主要作用
（1）物理保護。芯片必須與外部隔離，以防止空氣中雜質腐蝕芯片電路，降低電氣性能，保護芯片表麵和連接導線。使相當柔軟的芯片在電氣和熱物理等方麵不受外力的損傷和外部環境的影響，同時通過封裝使芯片的熱膨脹係數與框架和基板的熱膨脹係數一致，這樣可以緩解熱等外部環境變化引起的應力和芯片發熱引起的應力，防止芯片損壞。根據散熱的要求，包裝越薄越好。當芯片功耗大於2W時，需要在包裝上添加散熱片或熱沉片來增強其散熱和冷卻功能。5~1OW時，必須采用強製冷卻方法。另一方麵，包裝芯片也更容易安裝和運輸。

（2）電氣連接。封裝的尺寸調整(間隔變換)功能可以從芯片的極細導線間隔調整到實際基板的尺寸間隔，使實際操作變得容易。例如，以亞微米(現在已經達到0.13μm以下)為特征尺寸的芯片。以10μm為單位的芯片焊點，以100μm為單位的外部引腳，以後劍為單位的印刷基板，都是通過封裝米實現的。封裝在這裏起著從小到大，從難到易，從複雜到簡單的轉換作用。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，尤其是通過實現布線長度和阻抗比例，盡可能降低連接電阻，寄生電容和電感，保證正確的信號波形和傳輸速度。

（3）標準規格化。規格通用功能是指包裝的尺寸、形狀、引腳數量、間隔、長度等有標準規格，加工方便，與印刷電路板合作方便，相關生產線和生產設備具有通用性。這對於封裝用戶、電路板廠家、半導體廠家都很方便，而且便於標準化。相比之下，裸芯片實裝及倒裝目前尚不具備這方麵的優勢。由組裝技術的好壞直接影響芯片自身性能的發揮和與之連接的印刷電路板(PCB)的設計和製造，對於很多集成電路產品來說，組裝技術是非常重要的一環。

二、半導體封裝技術的工藝流程
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-測試-分選-激光打標-包裝，等十二道工藝流程。

三、半導體封裝分類
（1）按照不同的分類標準分類，按封裝材料分：金屬封裝，塑料封裝，陶瓷封裝。
a.金屬封裝：用於軍工，航天技術，成本高，無商業化產品。
b.陶瓷封裝：用於軍工，有少量民品。
c.塑料封裝：成本低，工藝簡單，適用於大批量商業化生產。
（2）以 PCB板的連接方式分： PHT (通孔型)封裝， SMT (表麵貼裝型)封裝。
（3）根據包裝的形狀來劃分： SOP, SOIC, TSOP, QFN, TQFP, BGA, CSP等等。

三、常用半導體封裝說明
（1）SOP封裝
Sop是英文 Small OutlinePackage的簡稱，即小型封裝。菲利浦公司於1968~1969年研製成功的 SOP封裝技術，後來逐步衍生出 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的簡稱，它是一種小型薄型封裝。TSOP存儲器封裝技術的一個典型特點是在封裝芯片周圍加引腳，適用於在 SMT技術(表麵安裝技術)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(電流變化大，引起輸出電壓波動)減小，適用於高頻場合，操作簡單，可靠性高。
（3）BGA封裝
BGA是英文 Ball GridArray Package的簡稱，也就是球柵陣列封裝。隨著上世紀90年代技術的進步，芯片集成度的不斷提高， I/O管腳數量急劇增加，功耗也隨之增加，集成電路封裝技術要求也越來越嚴格。BGA封裝開始用於生產，以適應其發展的需要。使用 BGA技術封裝的存儲器，在體積不變的情況下，可將存儲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，極大地提高了每平方英寸的存儲容量。使用了 BGA封裝技術的存儲器產品，在同等容量下，體積僅為 TSOP封裝的三分之一；此外，與傳統 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
①I/O引腳數雖然增多，但引腳之間的距離遠大於QFP封裝方式，提高了成品率。
②雖然BGA的功耗增加，但由於采用的是可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能。
③信號傳輸延遲小，適應頻率大大提高。
④組裝可用共麵焊接，可靠性大大提高。
（4）TQFP封裝
TQFP是英文 thinquadflatpackage的簡稱，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，非常適用於 PCMCIA卡和網絡設備等對空間有要求的應用。基本上所有 CPLD/FPGA ALTERA都有 TQFP封裝。
（5）CSP封裝
隨著電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮，封裝技術已進步到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。即封裝後的IC尺寸邊長不大於芯片的1.2倍，IC麵積隻比晶粒（Die）大不超過1.4倍。
CSP封裝具有以下特點
①滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。
②芯片麵積與封裝麵積之間的比值很小。
③極大地縮短延遲時間。

以上內容主要介紹半導體封裝技術講述。

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