1. 內存封裝的類型
到了上個世紀80年代,內存第二代的封裝技術TSOP出現,得到了業界廣泛的認可,時至今日仍舊是內存封裝的主流技術。TSOP是「Thin Small Outline Package」的縮寫,意思是薄型小尺寸封裝。TSOP內存是在晶元的周圍做出引腳,採用SMT技術(表面安裝技術)直接附著在PCB板的表面。TSOP封裝外形尺寸時,寄生參數(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動) 減小,適合高頻應用,操作比較方便,可靠性也比較高。同時TSOP封裝具有成品率高,價格便宜等優點,因此得到了極為廣泛的應用。
TSOP封裝方式中,內存晶元是通過晶元引腳焊接在PCB板上的,焊點和PCB板的接觸面積較小,使得晶元向PCB辦傳熱就相對困難。而且TSOP封裝方式的內存在超過150MHz後,會產生較大的信號干擾和電磁干擾。 20世紀90年代隨著技術的進步,晶元集成度不斷提高,I/O引腳數急劇增加,功耗也隨之增大,對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發展的需要,BGA封裝開始被應用於生產。BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫,即球柵陣列封裝。
採用BGA技術封裝的內存,可以使內存在體積不變的情況下內存容量提高兩到三倍,BGA與TSOP相比,具有更小的體積,更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術使每平方英寸的存儲量有了很大提升,採用BGA封裝技術的內存產品在相同容量下,體積只有TSOP封裝的三分之一;另外,與傳統TSOP封裝方式相比,BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。
BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了,但引腳間距並沒有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷晶元法焊接,從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術有所減少;寄生參數減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接,可靠性高。
說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術,TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid Array(小型球柵陣列封裝),屬於是BGA封裝技術的一個分支,是Kingmax公司於1998年8月開發成功的,其晶元面積與封裝面積之比不小於1:1.14,可以使內存在體積不變的情況下內存容量提高2~3倍,與TSOP封裝產品相比,其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。
採用TinyBGA封裝技術的內存產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內存的引腳是由晶元四周引出的,而TinyBGA則是由晶元中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離,信號傳輸線的長度僅是傳統的TSOP技術的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了晶元的抗干擾、抗噪性能,而且提高了電性能。採用TinyBGA封裝晶元可抗高達300MHz的外頻,而採用傳統TSOP封裝技術最高只可抗150MHz的外頻。
TinyBGA封裝的內存其厚度也更薄(封裝高度小於0.8mm),從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此,TinyBGA內存擁有更高的熱傳導效率,非常適用於長時間運行的系統,穩定性極佳。 CSP(Chip Scale Package),是晶元級封裝的意思。CSP封裝最新一代的內存晶元封裝技術,其技術性能又有了新的提升。CSP封裝可以讓晶元面積與封裝面積之比超過1:1.14,已經相當接近1:1的理想情況,絕對尺寸也僅有32平方毫米,約為普通的BGA的1/3,僅僅相當於TSOP內存晶元面積的1/6。與BGA封裝相比,同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高三倍。
CSP封裝內存不但體積小,同時也更薄,其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2毫米,大大提高了內存晶元在長時間運行後的可靠性,線路阻抗顯著減小,晶元速度也隨之得到大幅度提高。
CSP封裝內存晶元的中心引腳形式有效地縮短了信號的傳導距離,其衰減隨之減少,晶元的抗干擾、抗噪性能也能得到大幅提升,這也使得CSP的存取時間比BGA改善15%-20%。在CSP的封裝方式中,內存顆粒是通過一個個錫球焊接在PCB板上,由於焊點和PCB板的接觸面積較大,所以內存晶元在運行中所產生的熱量可以很容易地傳導到PCB板上並散發出去。CSP封裝可以從背面散熱,且熱效率良好,CSP的熱阻為35℃/W,而TSOP熱阻40℃/W。 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package,晶圓級晶元封裝),這種技術不同於傳統的先切割晶圓,再封裝測試的做法,而是先在整片晶圓上進行封裝和測試,然後再切割。WLCSP有著更明顯的優勢。首先是工藝工序大大優化,晶圓直接進入封裝工序,而傳統工藝在封裝之前還要對晶圓進行切割、分類。所有集成電路一次封裝,刻印工作直接在晶圓上進行,設備測試一次完成,這在傳統工藝中都是不可想像的。其次,生產周期和成本大幅下降,WLCSP的生產周期已經縮短到1天半。而且,新工藝帶來優異的性能,採用WLCSP封裝技術使晶元所需針腳數減少,提高了集成度。WLCSP帶來的另一優點是電氣性能的提升,引腳產生的電磁干擾幾乎被消除。採用WLCSP封裝的內存可以支持到800MHz的頻率,最大容量可達1GB!
2. 常見晶元封裝有那幾種各有什麼特點
我們經常聽說某某晶元採用什麼什麼的封裝方式,在我們的電腦中,存在著各種各樣不同處理晶元,那麼,它們又是是採用何種封裝形式呢?並且這些封裝形式又有什麼樣的技術特點以及優越性呢?那麼就請看看下面的這篇文章,將為你介紹個中晶元封裝形式的特點和優點。
一、DIP雙列直插式封裝
DIP(DualIn-line Package)是指採用雙列直插形式封裝的集成電路晶元,絕大多數中小規模集成電路(IC)均採用這種封裝形式,其引腳數一般不超過100個。採用DIP封裝的CPU晶元有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的晶元插座上。當然,也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的晶元在從晶元插座上插拔時應特別小心,以免損壞引腳。
DIP封裝具有以下特點:
1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。
2.晶元面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。
Intel系列CPU中8088就採用這種封裝形式,緩存(Cache)和早期的內存晶元也是這種封裝形式。
二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝
QFP(Plastic Quad Flat Package)封裝的晶元引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規模或超大型集成電路都採用這種封裝形式,其引腳數一般在100個以上。用這種形式封裝的晶元必須採用SMD(表面安裝設備技術)將晶元與主板焊接起來。採用SMD安裝的晶元不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將晶元各腳對准相應的焊點,即可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的晶元,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。
PFP(Plastic Flat Package)方式封裝的晶元與QFP方式基本相同。唯一的區別是QFP一般為正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是長方形。
QFP/PFP封裝具有以下特點:
1.適用於SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。
2.適合高頻使用。
3.操作方便,可靠性高。
4.晶元面積與封裝面積之間的比值較小。
Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板採用這種封裝形式。
三、PGA插針網格陣列封裝
PGA(Pin Grid Array Package)晶元封裝形式在晶元的內外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿晶元的四周間隔一定距離排列。根據引腳數目的多少,可以圍成2-5圈。安裝時,將晶元插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486晶元開始,出現一種名為ZIF的CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起,CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然後將扳手壓回原處,利用插座本身的特殊結構生成的擠壓力,將CPU的引腳與插座牢牢地接觸,絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU晶元只需將插座的扳手輕輕抬起,則壓力解除,CPU晶元即可輕松取出。
PGA封裝具有以下特點:
1.插拔操作更方便,可靠性高。
2.可適應更高的頻率。
Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro均採用這種封裝形式。
四、BGA球柵陣列封裝
隨著集成電路技術的發展,對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關繫到產品的功能性,當IC的頻率超過100MHz時,傳統封裝方式可能會產生所謂的「CrossTalk」現象,而且當IC的管腳數大於208 Pin時,傳統的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現今大多數的高腳數晶元(如圖形晶元與晶元組等)皆轉而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主板上南/北橋晶元等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA封裝技術又可詳分為五大類:
1.PBGA(Plasric BGA)基板:一般為2-4層有機材料構成的多層板。Intel系列CPU中,Pentium II、III、IV處理器均採用這種封裝形式。
2.CBGA(CeramicBGA)基板:即陶瓷基板,晶元與基板間的電氣連接通常採用倒裝晶元(FlipChip,簡稱FC)的安裝方式。Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro處理器均採用過這種封裝形式。
3.FCBGA(FilpChipBGA)基板:硬質多層基板。
4.TBGA(TapeBGA)基板:基板為帶狀軟質的1-2層PCB電路板。
5.CDPBGA(Carity Down PBGA)基板:指封裝中央有方型低陷的晶元區(又稱空腔區)。
BGA封裝具有以下特點:
1.I/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,但由於採用的是可控塌陷晶元法焊接,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.組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
BGA封裝方式經過十多年的發展已經進入實用化階段。1987年,日本西鐵城(Citizen)公司開始著手研製塑封球柵面陣列封裝的晶元(即BGA)。而後,摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發BGA的行列。1993年,摩托羅拉率先將BGA應用於行動電話。同年,康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應用。直到五六年前,Intel公司在電腦CPU中(即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等),以及晶元組(如i850)中開始使用BGA,這對BGA應用領域擴展發揮了推波助瀾的作用。目前,BGA已成為極其熱門的IC封裝技術,其全球市場規模在2000年為12億塊,預計2005年市場需求將比2000年有70%以上幅度的增長。
五、CSP晶元尺寸封裝
隨著全球電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮,封裝技術已進步到CSP(Chip Size Package)。它減小了晶元封裝外形的尺寸,做到裸晶元尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝後的IC尺寸邊長不大於晶元的1.2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過1.4倍。
CSP封裝又可分為四類:
1.Lead Frame Type(傳統導線架形式),代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達(Goldstar)等等。
2.Rigid Interposer Type(硬質內插板型),代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。
3.Flexible Interposer Type(軟質內插板型),其中最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA也採用相同的原理。其他代表廠商包括通用電氣(GE)和NEC。
4.Wafer Level Package(晶圓尺寸封裝):有別於傳統的單一晶元封裝方式,WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一晶元,它號稱是封裝技術的未來主流,已投入研發的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。
CSP封裝具有以下特點:
1.滿足了晶元I/O引腳不斷增加的需要。
2.晶元面積與封裝面積之間的比值很小。
3.極大地縮短延遲時間。
CSP封裝適用於腳數少的IC,如內存條和便攜電子產品。未來則將大量應用在信息家電(IA)、數字電視(DTV)、電子書(E-Book)、無線網路WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機晶元、藍芽(Bluetooth)等新興產品中。
六、MCM多晶元模塊
為解決單一晶元集成度低和功能不夠完善的問題,把多個高集成度、高性能、高可靠性的晶元,在高密度多層互聯基板上用SMD技術組成多種多樣的電子模塊系統,從而出現MCM(Multi Chip Model)多晶元模塊系統。
MCM具有以下特點:
1.封裝延遲時間縮小,易於實現模塊高速化。
2.縮小整機/模塊的封裝尺寸和重量。
3.系統可靠性大大提高。
結束語
總之,由於CPU和其他超大型集成電路在不斷發展,集成電路的封裝形式也不斷作出相應的調整變化,而封裝形式的進步又將反過來促進晶元技術向前發展。
3. 內存的封裝方式主要有
DIMM(雙列直插存儲模塊)和SIMM相似,只是體積稍大。不同處在於SIMM的部分引腳前後連接在一起,而DIMM的每個引腳都是分開的,所以在電氣性能上有較大改觀,而且這樣可以不用把模塊做得很大就可以容納更多的針腳,從而容易得到更大容量的RAM。
RIMM(Rambus直插式存儲模塊)其外形有點像DIMM,只是體積要大一點,性能更好,但價格昂貴,發熱量較大。為了解決發熱問題,模塊上都有一個很長的散熱片。
現在我們再回過頭來看看內存顆粒的封裝。
DIP
早期的內存顆粒也採用DIP(Dual In-line Package雙列直插式封裝),這種封裝的外形呈長方形,針腳從長邊引出,由於針腳數量少(一般為8~64針),且抗干擾能力極弱,加上體積比較「龐大」,所以DIP封裝如曇花一現。
SIP
SIP(Single In-line Package單列直插封裝)只從單邊引出針腳,直接插入PCB板中,其封裝和DIP大同小異。其吸引人之處在於只佔據很少的電路板面積,然而在某些體系中,封閉式的電路板限制了SIP封裝的高度和應用。加上沒有足夠的引腳,性能不能令人滿意,很快退出了市場。
SOJ
從SOJ(Small Out-Line J-Lead小尺寸J形引腳封裝)中伸出的引腳有點像DIP的引腳,但不同的是其引腳呈「J」形彎曲地排列在晶元底部四周,必須配合專門為SOJ設計的插座使用。
TSOP
在1980年代出現的TSOP封裝(Thin Small Outline Package薄型小尺寸封裝),由於更適合高頻使用,以較強的可操作性和較高的可靠性徵服了業界。TSOP的封裝厚度只有SOJ的三分之一。TSOP內存封裝的外形呈長方形,且封裝晶元的周圍都有I/O引腳。例如SDRAM內存顆粒的兩側都有引腳,而SGRAM內存顆粒的四邊都有引腳,所以體積相對較大。在TSOP封裝方式中,內存顆粒是通過晶元引腳焊在PCB板上的,焊點和PCB板的接觸面積較小,使得晶元向PCB板傳熱相對困難。
Tiny-BGA
Tiny-BGA(Tiny Ball Grid Array小型球柵陣列封裝)是由 Kingmax推出的封裝方式。由於Tiny-BGA封裝減少了晶元的面積,可以看成是超小型的BGA封裝。Tiny-BGA封裝比起傳統的封裝技術有三大進步:更大的容量(在電路板上可以安放更多的內存顆粒);更好的電氣性能(因為晶元與底板連接的路徑更短,減小了電磁干擾的噪音,能適合更高的工作頻率);更好的散熱性能(內存顆粒是通過一個個錫球焊接在PCB板上,由於焊點和PCB板的接觸面積較大,所以內存顆粒在運行中所產生的熱量可以很容易地傳導到PCB板上並散發出去)。
mBGA
mBGA(Micro Ball Grid Array微型球柵陣列封裝)可以說是BGA的改進版,封裝呈正方形,內存顆粒的實際佔用面積比較小。由於採用這種封裝方式內存顆粒的針腳都在晶元下部,連接短、電氣性能好、也不易受干擾。這種封裝技術會帶來更好的散熱及超頻性能,尤其適合工作於高頻狀態下的Direct RDRAM,但製造成本極高,目前主要用於Direct RDRAM。
CSP
CSP(Chip Scale Package晶元級封裝)是一種新的封裝方式。在BGA、TSOP的基礎上,CSP封裝的性能又有了革命性的提升。CSP封裝可以讓晶元面積與封裝面積之比超過1∶1.14,接近1∶1的理想情況,絕對尺寸也僅有32平方毫米,約為普通的BGA的1/3,相當於TSOP內存顆粒面積的1/6。這樣在相同體積下,內存條可以裝入更多的內存顆粒,從而增大單條容量。也就是說,與BGA封裝相比,同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高3倍。而且,CSP封裝的內存顆粒不僅可以通過PCB板散熱還可以從背面散熱,且散熱效率良好。同時由於JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council,電子設備工程聯合委員會)制定的DDRⅡ技術規范,加上TSOP-Ⅱ封裝會在DDRⅡ成為市場主流時徹底退出市場,所以CSP的改良型WLCSP將會擔當起新的封裝大任。同時WLCSP有著比CSP更為貼近晶元尺寸的封裝方法,在晶圓上就做好了封裝布線,因此在可靠性方面達到了更高的水平。
4. 常見晶元封裝有哪幾種
一、DIP雙列直插式封裝
DIP(DualIn-line Package)是指採用雙列直插形式封裝的集成電路晶元,絕大多數中小規模集成電路(IC)均採用這種封裝形式,其引腳數一般不超過100個。採用DIP封裝的CPU晶元有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的晶元插座上。當然,也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的晶元在從晶元插座上插拔時應特別小心,以免損壞引腳。
DIP封裝具有以下特點:
1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。
2.晶元面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。
Intel系列CPU中8088就採用這種封裝形式,緩存(Cache)和早期的內存晶元也是這種封裝形式。
二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝
QFP(Plastic Quad Flat Package)封裝的晶元引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規模或超大型集成電路都採用這種封裝形式,其引腳數一般在100個以上。用這種形式封裝的晶元必須採用SMD(表面安裝設備技術)將晶元與主板焊接起來。採用SMD安裝的晶元不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將晶元各腳對准相應的焊點,即可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的晶元,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。
PFP(Plastic Flat Package)方式封裝的晶元與QFP方式基本相同。唯一的區別是QFP一般為正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是長方形。
QFP/PFP封裝具有以下特點:
1.適用於SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。
2.適合高頻使用。
3.操作方便,可靠性高。
4.晶元面積與封裝面積之間的比值較小。
Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板採用這種封裝形式。
三、PGA插針網格陣列封裝
PGA(Pin Grid Array Package)晶元封裝形式在晶元的內外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿晶元的四周間隔一定距離排列。根據引腳數目的多少,可以圍成2-5圈。安裝時,將晶元插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486晶元開始,出現一種名為ZIF的CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起,CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然後將扳手壓回原處,利用插座本身的特殊結構生成的擠壓力,將CPU的引腳與插座牢牢地接觸,絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU晶元只需將插座的扳手輕輕抬起,則壓力解除,CPU晶元即可輕松取出。
PGA封裝具有以下特點:
1.插拔操作更方便,可靠性高。
2.可適應更高的頻率。
Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro均採用這種封裝形式。
四、BGA球柵陣列封裝
隨著集成電路技術的發展,對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關繫到產品的功能性,當IC的頻率超過100MHz時,傳統封裝方式可能會產生所謂的「CrossTalk」現象,而且當IC的管腳數大於208 Pin時,傳統的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現今大多數的高腳數晶元(如圖形晶元與晶元組等)皆轉而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主板上南/北橋晶元等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA封裝技術又可詳分為五大類:
1.PBGA(Plasric BGA)基板:一般為2-4層有機材料構成的多層板。Intel系列CPU中,Pentium II、III、IV處理器均採用這種封裝形式。
2.CBGA(CeramicBGA)基板:即陶瓷基板,晶元與基板間的電氣連接通常採用倒裝晶元(FlipChip,簡稱FC)的安裝方式。Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro處理器均採用過這種封裝形式。
3.FCBGA(FilpChipBGA)基板:硬質多層基板。
4.TBGA(TapeBGA)基板:基板為帶狀軟質的1-2層PCB電路板。
5.CDPBGA(Carity Down PBGA)基板:指封裝中央有方型低陷的晶元區(又稱空腔區)。
BGA封裝具有以下特點:
1.I/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,但由於採用的是可控塌陷晶元法焊接,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.組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
BGA封裝方式經過十多年的發展已經進入實用化階段。1987年,日本西鐵城(Citizen)公司開始著手研製塑封球柵面陣列封裝的晶元(即BGA)。而後,摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發BGA的行列。1993年,摩托羅拉率先將BGA應用於行動電話。同年,康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應用。直到五六年前,Intel公司在電腦CPU中(即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等),以及晶元組(如i850)中開始使用BGA,這對BGA應用領域擴展發揮了推波助瀾的作用。目前,BGA已成為極其熱門的IC封裝技術,其全球市場規模在2000年為12億塊,預計2005年市場需求將比2000年有70%以上幅度的增長。
五、CSP晶元尺寸封裝
隨著全球電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮,封裝技術已進步到CSP(Chip Size Package)。它減小了晶元封裝外形的尺寸,做到裸晶元尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝後的IC尺寸邊長不大於晶元的1.2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過1.4倍。
CSP封裝又可分為四類:
1.Lead Frame Type(傳統導線架形式),代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達(Goldstar)等等。
2.Rigid Interposer Type(硬質內插板型),代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。
3.Flexible Interposer Type(軟質內插板型),其中最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA也採用相同的原理。其他代表廠商包括通用電氣(GE)和NEC。
4.Wafer Level Package(晶圓尺寸封裝):有別於傳統的單一晶元封裝方式,WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一晶元,它號稱是封裝技術的未來主流,已投入研發的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。
CSP封裝具有以下特點:
1.滿足了晶元I/O引腳不斷增加的需要。
2.晶元面積與封裝面積之間的比值很小。
3.極大地縮短延遲時間。
CSP封裝適用於腳數少的IC,如內存條和便攜電子產品。未來則將大量應用在信息家電(IA)、數字電視(DTV)、電子書(E-Book)、無線網路WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機晶元、藍芽(Bluetooth)等新興產品中。
六、MCM多晶元模塊
為解決單一晶元集成度低和功能不夠完善的問題,把多個高集成度、高性能、高可靠性的晶元,在高密度多層互聯基板上用SMD技術組成多種多樣的電子模塊系統,從而出現MCM(Multi Chip Model)多晶元模塊系統。
MCM具有以下特點:
1.封裝延遲時間縮小,易於實現模塊高速化。
2.縮小整機/模塊的封裝尺寸和重量。
3.系統可靠性大大提高。
晶元封裝分類
1,按晶元的裝載方式;
裸晶元在裝載時,它的有電極的一面可以朝上也可以朝下,因此,晶元就有正裝片和倒裝片之分,布線面朝上為正裝片,反之為倒裝片.
另外,裸晶元在裝載時,它們的電氣連接方式亦有所不同,有的採用有引線鍵合方式,有的則採用無引線鍵合方式
2,按晶元的基板類型;
基板的作用是搭載和固定裸晶元,同時兼有絕緣,導熱,隔離及保護作用.它是晶元內外電路連接的橋梁.從材料上看,基板有有機和無機之分,從結構上看,基板有單層的,雙層的,多層的和復合的.
3,按晶元的封接或封裝方式;
裸晶元裸晶元及其電極和引線的封裝或封接方式可以分為兩類,即氣密性封裝和樹脂封裝,而氣密性封裝中,根據封裝材料的不同又可分為:金屬封裝,陶瓷封裝和玻璃封裝三種類型.
前三類屬一級封裝的范疇,涉及裸晶元及其電極和引線的封裝或封接,
4,按晶元的外型結構;
按晶元的外型,結構分大致有DIP,SIP,ZIP,S-DIP,SK-DIP,PGA, 其中前6種屬引腳插入型
SOP,MSP,QFP,SVP,LCCC,PLCC,SOJ,BGA,CSP, , ,隨後的9種為表面貼裝型:
DIP:雙列直插式封裝.顧名思義,該類型的引腳在晶元兩側排列,是插入式封裝中最常見的一種,引腳節距為2.54 mm,電氣性能優良,又有利於散熱,可製成大功率器件.
SIP:單列直插式封裝.該類型的引腳在晶元單側排列,引腳節距等特徵與DIP基本相同.ZIP:Z型引腳直插式封裝.該類型的引腳也在晶元單側排列,只是引腳比SIP粗短些,節距等特徵也與DIP基本相同.
S-DIP:收縮雙列直插式封裝.該類型的引腳在晶元兩側排列,引腳節距為1.778 mm,晶元集成度高於DIP.
SK-DIP:窄型雙列直插式封裝.除了晶元的寬度是DIP的1/2以外,其它特徵與DIP相同.PGA:針柵陣列插入式封裝.封裝底面垂直陣列布置引腳插腳,如同針柵.插腳節距為2.54 mm或1.27mm,插腳數可多達數百腳.用於高速的且大規模和超大規模集成電路.
SOP:小外型封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的兩個側面引出,字母L狀.引腳節距為1.27mm.
MSP:微方型封裝.表面貼裝型封裝的一種,又叫QFI等,引腳端子從封裝的四個側面引出,呈I字形向下方延伸,沒有向外突出的部分,實裝佔用面積小,引腳節距為1.27mm.
QFP:四方扁平封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的兩個側面引出,呈L字形,引腳節距為1.0mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm,0.4mm,0.3mm,引腳可達300腳以上.
SVP:表面安裝型垂直封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的一個側面引出,引腳在中間部位彎成直角,彎曲引腳的端部與PCB鍵合,為垂直安裝的封裝.實裝佔有面積很小.引腳節距為0.65mm,0.5mm .
LCCC:無引線陶瓷封裝載體.在陶瓷基板的四個側面都設有電極焊盤而無引腳的表面貼裝型封裝.用於高速,高頻集成電路封裝.
PLCC:無引線塑料封裝載體.一種塑料封裝的LCC.也用於高速,高頻集成電路封裝.
SOJ:小外形J引腳封裝.表面貼裝型封裝的一種,引腳端子從封裝的兩個側面引出,呈J字形,引腳節距為1.27mm.
BGA:球柵陣列封裝.表面貼裝型封裝的一種,在PCB的背面布置二維陣列的球形端子,而不採用針腳引腳.焊球的節距通常為1.5mm,1.0mm,0.8mm,與PGA相比,不會出現針腳變形問題.
CSP:晶元級封裝.一種超小型表面貼裝型封裝,其引腳也是球形端子,節距為0.8mm,0.65mm,0.5mm等.
TCP等,最後一種是TAB型
TCP:帶載封裝.在形成布線的絕緣帶上搭載裸晶元,並與布線相連接的封裝.與其他表面貼裝型封裝相比,晶元更薄,引腳節距更小,達0.25mm,而引腳數可達500針以上.
5,按晶元的封裝材料
按晶元的封裝材料分有金屬封裝,陶瓷封裝,金屬-陶瓷封裝,塑料封裝.
金屬封裝:金屬材料可以沖,壓,因此有封裝精度高,尺寸嚴格,便於大量生產,價格低廉等優點.
陶瓷封裝:陶瓷材料的電氣性能優良,適用於高密度封裝.
金屬-陶瓷封裝:兼有金屬封裝和陶瓷封裝的優點.
塑料封裝:塑料的可塑性強,成本低廉,工藝簡單,適合大批量生產.
後二類屬二級封裝的范疇,對PCB設計大有用處,
5. 快閃記憶體和存儲的晶元封裝測試什麼樣
內存,先製造晶圓,隨後將晶元的電路元件(晶體管、電阻器和電容器)置於硅晶圓片的分層結構中。構築電路之前,需先在計算機上對電路進行研發、模擬測試和完善。設計完成後,將製造玻璃光掩模——並為每層電路准備一塊光掩模。光掩模是帶有小孔或透明體的不透光板,可以讓光線以特定形狀透過。在無菌的潔凈室環境中,晶圓片將經過多步光蝕刻程序的處理,電路每需要一塊光掩模即重復一次。光掩模可用於 (a) 確定用於構建集成電路的晶體管、電容器、電阻器或連接器的不同部件,及 (b) 定義設備組裝的各層電路圖案。接下來,晶圓片將被統一覆蓋一層具有一定厚度的光敏液體,稱為光刻膠。通過將紫外線光源和晶圓片之間的光掩模對齊,選擇晶圓片的暴露部分。光線將穿過該光掩模的透明區域,並將光刻膠暴露在光線中。暴露在紫外線中時,光刻膠將發生化學變化,從而讓顯影液將曝光的光刻膠去除,並在晶圓片上留下未曝光的部分。電路每多一塊光掩模,就需要多重復一次光刻法/光刻膠程序。蝕刻流程中,將在晶圓片上放置濕酸或干離子氣體,以去除不受硬化的光刻膠保護的氮化層部分。該操作將在晶圓片上留下與所設計的光掩模形狀一致的氮化圖案。使用其他化學劑將硬化的光刻膠去除(清除)後,便可以將數以百計的內存晶元以蝕刻的方式嵌入晶圓片上了。在製造流程的第 I 部分中,所有電路元件(晶體管、電阻器和電容器)均在首次掩膜操作中完成構建。接下來,通過生成一組分層,將這些元件連接起來。要開始連接電路元件,需先在晶圓片上覆蓋一層玻璃絕緣層(被稱為 BPSG),並用接觸式掩模確定每個電路元件的接觸點(或接觸窗)。完成接觸窗蝕刻後,整個晶圓片將在一個濺射室內鍍上一層薄薄的鋁。對鋁層加蓋金屬掩模時,將形成一個薄薄的金屬連接或線路網路,構成電路的路徑。整個晶圓片隨後將覆蓋一層玻璃和氮化硅以避免其在組裝過程中受損。該保護層被稱為鈍化層。隨後則是最後的掩模和鈍化蝕刻程序,從端子(也被稱為焊盤)上去除鈍化材料。將焊盤用於模具至塑料或陶瓷封裝上金屬引腳的電氣連接,集成電路此時即告完成。將晶圓片發往模具組裝前,必須對晶圓片上的每個集成電路進行測試。識別功能和非功能性晶元,並在計算機數據文件中做出標記。然後用金剛石鋸將晶圓片切割成獨立的晶元。非功能性晶元將被廢棄,其餘部分則可用於組裝。這些獨立晶元被稱為晶粒。對晶粒進行封裝前,會將其安裝於引線框上,並用薄金線將晶元上的焊盤與該框相連接,從而在晶粒和引線指之間形成電路。
CPU也是一樣,先是製造晶圓,然後影印(Photolithography) 蝕刻(Etching)在經過熱處理得到的硅氧化物層上面塗敷一種光阻(Photoresist)物質,紫外線通過印製著CPU復雜電路結構圖樣的模板照射硅基片,被紫外線照射的地方光阻物質溶解。而為了避免讓不需要被曝光的區域也受到光的干擾,必須製作遮罩來遮蔽這些區域。這是個相當復雜的過程,每一個遮罩的復雜程度得用10GB數據來描述。接下來停止光照並移除遮罩,使用特定的化學溶液清洗掉被曝光的光敏抗蝕膜,以及在下面緊貼著抗蝕膜的一層硅。然後,曝光的硅將被原子轟擊,使得暴露的硅基片局部摻雜,從而改變這些區域的導電狀態,以製造出N井或P井,結合上面製造的基片,CPU的門電路就完成了。為加工新的一層電路,再次生長硅氧化物,然後沉積一層多晶硅,塗敷光阻物質,重復影印、蝕刻過程,得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結構。重復多遍,形成一個3D的結構,這才是最終的CPU的核心。每幾層中間都要填上金屬作為導體。Intel的Pentium 4處理器有7層,而AMD的Athlon 64則達到了9層。這時的CPU是一塊塊晶圓,它還不能直接被用戶使用,必須將它封入一個陶瓷的或塑料的封殼中,這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了。封裝結構各有不同,但越高級的CPU封裝也越復雜,新的封裝往往能帶來晶元電氣性能和穩定性的提升,並能間接地為主頻的提升提供堅實可靠的基礎。
看清了沒有,關鍵是在影印、蝕刻、分層時,製作的電路是不一樣的。CPU復雜電路結構圖樣的模板比內存晶元的復雜多了。
6. 內存封裝顆粒csp與bga的區別
1、意思不同:
CSP(Chip Scale Package)封裝是晶元級封裝。
BGA (Ball Grid Array)是高密度表面裝配封裝技術。
2、產品特點不同:
CSP產品特點是體積小。
BGA產品特點是高密度表面裝配。
3、名稱不同:
CSP的中文名稱是CSP封裝。
BGA的中文名稱是BGA封裝技術。
(6)存儲晶圓封裝技術擴展閱讀:
CSP的特點:
1、體積小,在各種封裝中,CSP是面積最小,厚度最小,因而是體積最小的封裝。
2、輸入/輸出端數可以很多,在相同尺寸的各類封裝中,CSP的輸入/輸出端數可以做得更多。
3、電性能好,CSP內部的晶元與封裝外殼布線間的互連線的長度比QFP或BGA短得多,因而寄生參數小,信號傳輸延遲時間短,有利於改善電路的高頻性能。
4、熱性能好,CSP很薄,晶元產生的熱可以很短的通道傳到外界。
5、CSP不僅體積小,而且重量輕。
7. 為什麼要重視晶圓級封裝
晶圓片級晶元規模封裝技術(WLCSP)
Wafer-Level Chip Scale Packaging Technology
WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging)即晶圓級晶元封裝方式,不同於傳統的晶元封裝方式(先切割再封測,而封裝後至少增加原晶元20%的體積),此種最新技術是先在整片晶圓上進行封裝和測試,然後才切割成一個個的IC顆粒,因此封裝後的體積即等同IC裸晶的原尺寸。WLCSP的封裝方式,不僅明顯地縮小內存模塊尺寸,而符合行動裝置對於機體空間的高密度需求;另一方面在效能的表現上,更提升了數據傳輸的速度與穩定性。
WLCSP的特性優點
-原晶元尺寸最小封裝方式:
WLCSP晶圓級晶元封裝方式的最大特點便是有效地縮減封裝體積,故可搭配於行動裝置上而符合可攜式產品輕薄短小的特性需求。
-數據傳輸路徑短、穩定性高:
採用WLCSP封裝時,由於電路布線的線路短且厚(標示A至B的黃線),故可有效增加數據傳輸的頻寛減少電流耗損,也提升數據傳輸的穩定性。
散熱特性佳
由於WLCSP少了傳統密封的塑料或陶瓷包裝,故IC晶元運算時的熱能便能有效地發散,而不致增加主機體的溫度,而此特點對於行動裝置的散熱問題助益極大。