芯片封装

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高云FPGA芯片的封装
封装的作用与优点
) o) _2 E/ p6 p) n0 s5 e安放、固定、密封、保护芯片、增强电热性能的作用，是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点 用 导线 连接到 封装外壳的引脚 上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。
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$ d/ `0 T) L, F% v. q封装对CPU和其他LSI(Large Scalc Integrat~on)集成电路都起着重要的作用，新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用,经过一代代的发展，芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便。
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封装的常见类型
DIP双列直插式
DIP(Dual lnline-pin Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。
. b: X* x2 e! h& G& m特点：
- `* B* p0 A# m' Q适合在PCB印刷电路板上穿孔焊接，操作方便
封装面积与芯片面积之间的比值较大，故体积也比较大
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组件封装式
9 p& z8 h' E% q0 B/ q! l/ U1 ^PQFP（Plastic Quad Flat Package塑料四方扁平包装）
3 J3 T! U* \, d. v! ]3 O这种封装的芯片引脚之间的距离很小，管脚很细，一般大规模或超大集成电路都采用这种封装形式，其引脚一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的响应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具很难拆卸下来。
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PFP(Plastic Flat Package塑料扁平包装)
! G5 J6 k8 N: ^8 ~该方式封装的芯片与PQFP方式基本相同。唯一的区别是PQFP一般为正方形，而PFP即可以是正方形也可以是长方形。
) y. C: d7 E& G. \: X1 e) v% v7 L9 \特点：
适合高频使用
芯片面积与封装面积之间的比值较小
  K( s# q- l2 c9 Q; J操作方便，可靠性高
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4 g" t4 U! X+ E* P$ ]3 _# gPGA插针网格式
PGA(Pin Grid Array Package)芯片封装
  s- f. `; I1 N( p4 ?1 E% K0 b7 o& n, w该形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定的距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的 PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

- S- l& `7 B! n7 ?/ b7 TZIF(Zero Insertion Force Socket)
+ f9 O( l4 G6 m" z是指零插拔力的插座。把这种插座的扳手轻轻抬起，CPU就可很容易地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊构造生成挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝不会存在操作不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力接触，CPU芯片即可轻松取出
特点:
  w, `) ?3 r% u( d" E5 A7 \可适用更高的频率
插拔操作更方便，可靠性高

2 d9 i3 H6 J/ E1 NBGA球珊阵列式
封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“Cross Talk(串扰)”现象，而且当IC的管脚数大于208pin时，传统封装方式有其困难度，因此，除使用PQFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA（Ball Grid Array Package）封装方式。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

7 }% r, B# q# L) BBGA封装技术又可详分为五大类
⒈PBGA（Plastic BGA）基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，Pentium Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理器均采用这种封装形式。
⒉CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）的安装方式。Intel系列CPU中，Pentium I、Ⅱ、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。
⒊FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬质多层基板。
⒋TBGA（TapeBGA）基板：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。
⒌CDPBGA（Carity Down PBGA）基板：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。
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* Y+ v2 \' x- |1 i  L- m$ b" j! u特点：
* L# ?- u& Q" B( n⒈I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。
( i7 t4 L& X  ]. @1 k! u⒉虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。
⒊信号传输延迟小，适应频率大大提高。
2 }; r, _" O7 Q* E) F: a⒋组装可用共面焊接，可靠性大大提高。
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CSP芯片尺寸式
! g$ G1 r$ N, M2 O- x随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP(Chip Size Package）。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。

CSP封装又可分为四类
+ n3 H# y: W5 B1 f⒈Lead Frame Type（传统导线架形式），代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达（Goldstar）等等。
⒉Rigid Interposer Type（硬质内插板型），代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。
⒊Flexible Interposer Type（软质内插板型），其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气（GE）和NEC。
⒋Wafer Level Package（晶圆尺寸封装）：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。
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特点：
; s: e& P; a6 p9 ]' D; d⒈满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。
⒉芯片面积与封装面积之间的比值很小。
⒊极大地缩短延迟时间。

( Y( F' G7 V: j5 C  H/ b. J+ \CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电（IA）、数字电视（DTV）、电子书（E-Book）、无线网络WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手机芯片、蓝牙（Bluetooth）等新兴产品中。

4 I; d( u2 `( K9 y) A, RMCM多芯片模块式
; Q+ k2 s2 |2 ]# [% s0 v为解决单一芯片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用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM(Multi Chip Module）多芯片模块系统。
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特点：
3 j4 C$ J( m% \⒈封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化。
. b  Z# o+ x# }, g⒉缩小整机/模块的封装尺寸和重量。
⒊系统可靠性大大提高。

# Z7 Q2 K4 n2 G7 R分类方法
封装材料
塑料、陶瓷、玻璃、金属等，
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封装形式
- v! P) N9 r" W' i9 s普通双列直插式，普通单列直插式，小型双列扁平，小型四列扁平，圆形金属，体积较大的厚膜电路等。

8 t' {+ l/ }) g& B' D" g& ]5 c封装体积
  W. Q) q, M5 w% Q1 u& t! Q6 v2 I最大为厚膜电路，其次分别为双列直插式，单列直插式，金属封装、双列扁平、四列扁平为最小。

' F1 @# Q% p3 D7 m! z: ?6 T引脚间距
' j# Q8 U9 w/ S5 i. O普通标准型塑料封装，双列、单列直插式一般多为2.54±0.25 mm，其次有2mm（多见于单列直插式）、1.778±0.25mm（多见于缩型双列直插式）、1.5±0.25mm，或1.27±0.25mm(多见于单列附散热片或单列V型)、1.27±0.25mm(多见于双列扁平封装)、1±0.15mm(多见于双列或四列扁平封装)、0.8±0.05～0.15mm(多见于四列扁平封装)、0.65±0.03mm(多见于四列扁平封装)。
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引脚宽度
5 }+ `2 j% v4 B& W* ^' K双列直插式封转一般有7.4～7.62mm、10.16mm、12.7mm、15.24mm等数种。
双列扁平封装（包括引线长度）一般有6～6.5±mm、7.6mm、10.5～10.65mm等。
四列扁平封装（40引脚以上的长×宽）一般有10×10mm(不计引线长度)、13.6×13.6±0.4mm(包括引线长度)、20.6×20.6±0.4mm(包括引线长度)、8.45×8.45±0.5mm(不计引线长度)、14×14±0.15mm（不计引线长度）等。

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DIP适合在PCB印刷电路板上穿孔焊接，操作方便

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PQFP这种封装的芯片引脚之间的距离很小，管脚很细，一般大规模或超大集成电路都采用这种封装形式

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真是好东西，写的很有深度，内容很是专业和权威，学下