• 集成電路封裝

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    集成電路封裝

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    電子制造中,集成電路封裝半導體器件制造的最后階段,其中半導體材料塊被封裝在支撐外殼中,以防止物理損壞和腐蝕。這種稱為“封裝”的外殼支撐著將設備連接到電路板的電觸點。

    在集成電路工業中,該過程通常被稱為封裝。其他名稱包括半導體器件組裝、組裝、封裝或密封。

    封裝階段之后是集成電路的測試

    設計考慮

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    電氣

    與片上信號相比,從芯片流出、穿過封裝并進入印刷電路板(PCB)的載流跡線具有非常不同的電氣特性。它們需要特殊設計技術,并且比限制在芯片本身的信號需要更多的電力。因此,重要的是用作電觸點的材料具有低電阻、低電容和低電感等特性。結構和材料都必須優先考慮信號傳輸特性,同時盡量減少可能對信號產生負面影響的任何寄生元素。

    隨著其他技術開始加速發展,控制這些特性變得越來越重要。封裝延遲有可能彌補高性能計算機延遲的近一半,而且這種速度瓶頸預計會增加。

    機械和熱

    所述集成電路封裝必須抵抗物理斷裂,保持濕氣,并且還提供了從芯片有效的散熱。此外,對于射頻應用,封裝通常需要屏蔽電磁干擾,這可能會降低電路性能或對相鄰電路產生不利影響。最后,封裝必須允許將芯片互連到PCB。封裝材料為塑料(熱固性或熱塑性)、金屬(通常為科瓦鐵鎳鈷合金)或陶瓷。一種常用的塑料是環氧樹脂-甲酚-酚醛(ECN)。所有三種材料類型都提供可用的機械強度、防潮和耐熱性。然而,對于高端設備,金屬和陶瓷封裝通常是首選,因為它們具有更高的強度(也支持更高的引腳數設計)、散熱、密封性能或其他原因。一般來說,陶瓷封裝比類似的塑料封裝更貴。

    一些封裝具有金屬翅片以增強熱傳遞,但這些會占用空間。更大的封裝還允許更多的互連引腳。

    經濟

    成本是選擇集成電路封裝的一個因素。通常,廉價的塑料封裝可以散發高達2W的熱量,這對于許多簡單的應用來說已經足夠了,盡管在相同的情況下類似的陶瓷封裝可以散發高達50W的熱量。隨著封裝內的芯片變得越來越小,速度越來越快,它們也往往會變得更熱。隨著后續對更有效散熱的需求增加,封裝成本也隨之上升。通常,封裝需要越小越復雜,制造成本就越高。

    集成電路封裝的歷史

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    早期的集成電路封裝在陶瓷扁平封裝中,由于其可靠性和小尺寸,軍方多年來一直使用這種封裝。1970年代使用的另一種封裝類型稱為ICP(集成電路封裝),是一種陶瓷封裝(有時稱為晶體管封裝),引線在一側,與封裝軸同軸。

    商業電路封裝迅速轉向雙列直插式封裝(DIP),首先采用陶瓷,后來采用塑料。在1980年代,VLSI引腳數超過了DIP封裝的實際限制,導致出現了引腳網格陣列(PGA)和無鉛芯片載體(LCC)封裝。表面貼裝封裝出現在1980年代初期,并在1980年代后期流行,使用更細的引線間距,引線形成為鷗翼或J型引線,例如小外形集成電路——一種占據面積比等效DIP小30–50%,典型厚度小70%。

    早期蘇聯制造的集成電路。半導體材料的微小塊(“管芯”)被封閉在圓形金屬外殼(“封裝”)內。

    下一個重大創新是面陣封裝,它將互連端子放置在整個封裝表面區域,與以前僅使用外周的封裝類型相比,提供了更多的連接。xxx個面陣封裝是陶瓷針柵陣列封裝。不久之后,另一種面陣封裝的塑料球柵陣列(BGA)成為最常用的封裝技術之一。

    在1990年代后期,塑料四方扁平封裝(PQFP)和薄型小外形封裝(TSOP)取代了PGA封裝,成為高引腳數器件最常見的封裝,盡管PGA封裝仍然經常用于微處理器。然而,行業領導者Intel和AMD在2000年代從PGA封裝過渡到焊盤網格陣列(LGA)封裝。

    球柵陣列(BGA)封裝自1970年代就已存在,但在1990年代演變為倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)封裝。FCBGA封裝允許比任何現有封裝類型多得多的引腳數。在FCBGA封裝中,管芯倒置(翻轉)安裝并通過類似于印刷電路板的基板而不是通過導線連接到封裝焊球。FCBGA封裝允許一系列輸入-輸出信號(稱為區域I/O)分布在整個芯片上,而不是局限于芯片xxx。

    集成電路封裝

    與片上信號相比,從管芯出來、通過封裝并進入印刷電路板的走線具有非常不同的電氣特性。它們需要特殊的設計技術,并且比限制在芯片本身的信號需要更多的電力。

    最近的發展包括在稱為SiP的單個封裝中堆疊多個管芯,用于系統級封裝或三維集成電路。在一個小基板(通常是陶瓷)上組合多個芯片稱為MCM,或多芯片模塊。大MCM和小印刷電路板之間的界限有時很模糊。

    常見的包類型

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    詞條目錄
    1. 集成電路封裝
    2. 設計考慮
    3. 電氣
    4. 機械和熱
    5. 經濟
    6. 集成電路封裝的歷史
    7. 常見的包類型

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