半导体封装形式介绍

摘 要：半导体器件有许多封装型式，从 DIP 、SOP 、QFP 、PGA 、BGA 到 CSP 再到 SIP，技术指标一代比一代先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪 80 年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪 90 年代球型矩正封装的出现，它不但满足了市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。

关键词：半导体； 芯片级封装； 系统封装； 晶片级

1 半导体器件封装概述

电子产品是由半导体器件(集成电路和分立器件)、印刷线路板、导线、整机框架、外壳及显示等部分组成，其中集成电路是用来处理和控制信号，分立器件通常是信号放大，印刷线路板和导线是用来连接信号，整机框架外壳是起支撑和保护作用，显示部分是作为与人沟通的接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分，在电子工业有“工业之米" 的美称。

我国在上世纪 60 年代自行研制和生产了第一台计算机，其占用面积大约为 100 m2 以上，现在的便携式计算机只有书包大小，而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证，其功劳主要归结于： (1)半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高，使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小； (2)半导体封装技术的提高从而大大地提高了印刷线路板上集成电路的密集度，使得电子产品的体积大幅度地降低。

半导体组装技术(Assemblytechnology)的提高主要体现在它的封装型式(Package)不断发展。通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate)或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺技术。它具有电路连接，物理支撑和保护，外场屏蔽，应力缓冲，散热，尺寸过度和标准化的作用。从三极管时代的插入式封装以及 20世纪 80 年代的表面贴装式封装，发展到现在的模块封装，系统封装等等，前人已经研究出很多封装形式，每一种新封装形式都有可能要用到新材料，新工艺或新设备。

驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。电子市场的最终客户可分为 3 类：家庭用户、工业用户和国家用户。家庭用户最大的特点是价格便宜而性能要求不高；国家用户要求高性能而价格通常是普通用户的几十倍甚至几千倍，主要用在军事和航天等方面；工业用户通常是价格和性能都介于以上两者之间。低价格要求在原有的基础上降低成本，这样材料用得越少越好，一次性产出越大越好。高性能要求产品寿命长，能耐高低温及高湿度等恶劣环境。半导体生产厂家时时刻刻都想方设法降低成本和提高性能，当然也有其它的因素如环保要求和专利问题迫使他们改变封装型式。

2 封装的作用

封装(Package)对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功能的作用。封装的主要作用有：

(1)物理保护。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，保护芯片表面以及连接引线等，使相当柔嫩的芯片在电气或热物理等方面免受外力损害及外部环境的影响；同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架或基板的热膨胀系数相匹配，这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片发热而产生的应力，从而可防止芯片损坏失效。基于散热的要求，封装越薄越好，当芯片功耗大于 2W 时，在封装上需要增加散热片或热沉片，以增强其散热冷却功能；5～1OW 时必须采取强制冷却手段。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。

(2)电气连接。封装的尺寸调整(间距变换)功能可由芯片的极细引线间距，调整到实装基板的尺寸间距，从而便于实装操作。例如从以亚微米(目前已达到0．1 3μm 以下)为特征尺寸的芯片，到以 10μm 为单位的芯片焊点，再到以 100μm 为单位的外部引脚，最后剑以毫米为单位的印刷电路板，都是通过封装米实现的。封装在这里起着由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而可使操作费用及材料费用降低，而且能提高工作效率和可靠性，特别是通过实现布线长度和阻抗配比尽可能地降低连接电阻，寄生电容和电感来保证正确的信号波形和传输速度。

(3)标准规格化。规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量、间距、长度等有标准规格，既便于加工，又便于与印刷电路板相配合，相关的生产线及生产设备都具有通用性。这对于封装用户、电路板厂家、半导体厂家都很方便，而且便于标准化。相比之下，裸芯片实装及倒装目前尚不具备这方面的优势。由于组装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的印刷电路板(PCB)的设计和制造，对于很多集成电路产品而言，组装技术都是非常关键的一环。

3 封装的分类

半导体(包括集成电路和分立器件)其芯片的封装已经历了好几代的变迁，从 DIP 、SOP 、QFP 、PGA 、BGA 到 MCP 再到SIP ，技术指标一代比一代先进，包括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，使用更加方便等等。封装(Package)可谓种类繁多，而且每一种封装都有其独特的地方，即它的优点和不足之处，当然其所用的封装材料、封装设备、封装技术根据其需要而有所不同。

3．1 根据材料分类

根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封装、金属一陶瓷封装和塑料封装。

3．1．1 金属封装

金属封装始于三极管封装，后慢慢地应用于直插式扁平式封装，基本上乃是金属-玻璃组装工艺。由于该种封装尺寸严格、精度高、金属零件便于大量生产，故其价格低、性能优良、封装工艺容易灵活，被广泛应用于晶体管和混合集成电路如振荡器、放大器、鉴频器、交直流转换器、滤颇器、继电器等等产品上，现在及将来许多微型封装及多芯片模块(MCM)也采用此金属封装。 金属封装的种类有光电器件封装包括带光窗型、带透镜型和带光纤型；分妒器件封装包括 A 型、B 型和 C 型；混合电路封装包括双列直插型和扁平型；特殊器件封装包括矩正型、多层多窗型和无磁材料型。

3．1．2 陶瓷封装

早期的半导体封装多以陶瓷封装为主，伴随着半导体器件的高度集成化和高速化的发展，电子设备的小型化和价格的降低，陶瓷封装部分地被塑料封装代替，但陶瓷封装的许多用途仍具有不可替代的功能，特别是集成电路组件工作频率的提高，信号传送速度的加快和芯片功耗的增加，需要选择低电阻率的布线导体材料，低介电常数，高导电率的绝缘材料等。陶瓷封装的种类有 DIP 和SIP；对大规模集成电路封装包括 PGA ，PLCC ，QFP 和 BGA。

3．1．3 金属一陶瓷封装

它是以传统多层陶瓷工艺为基础，以金属和陶瓷材料为框架而发展起来的。最大特征是高频特性好而噪音低而被用于微波功率器件，如微波毫米波二极管、微波低噪声三极管、微波毫米波功率三极管。正因如此，它对封装体积大的电参数如有线电感、引线电阻、输出电容、特性阻抗等要求苛刻，故其成品率比较低；同时它必须很好地解决多层陶瓷和金属材料的不同膨胀系数问题，这样才能保证其可靠性。金属一陶瓷封装的种类有分立器件封装包括同轴型和带线型；单片微波集成电路(MMIC)封装包括载体型、多层陶瓷型和金属框架一陶瓷绝缘型。

3．1．4 塑料封装

塑料封装由于其成本低廉、工艺简单，并适于大批量生产，因而具有极强的生命力，自诞生起发展得越来越快，在封装中所占的份额越来越大。目前塑料封装在全世界范围内占集成电路市场的 95％以上。在消费类电路和器件基本上是塑料封装的天下；在工业类电路中所占的比例也很大，其封装形式种类也是最多。塑料封装的种类有分立器件封装，包括 A 型和 F 型；集成电路封装包括 SOP 、DIP 、QFP 和 BGA 等。

3．2 根据密封性分类

按封装密封性方式可分为气密性封装和树脂封装两类。他们的目的都是将晶体与外部温度、湿度、空气等环境隔绝，起保护和电气绝缘作用；同时还可实现向外散热及缓和应力。其中气密性封装可靠性较高，但价格也高，目前由于封装技术及

材料的改进，树脂封占绝对优势，只是在有些特殊领域，尤其是国家级用户中，气密性封装是必不可少的。气密性封装所用到的外壳可以是金属、陶瓷玻璃，而其中气体可以是真空、氮气及惰性气体。

3．3 根据外形、尺寸、结构分类

按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装。

3．3．1 插入式封装

引脚插入式封装(Through-Hole Mount) 。此封装形式有引脚出来，并将引脚直接插入印刷电路板(PWB)中，再由浸锡法进行波峰焊接，以实现电路连接和机械固定。由于引脚直径和间距都不能太细，故印刷电路板上的通孔直径，间距乃至布线都不能太细，而且它只用到印刷电路板的一面，从而难以实现高密度封装。它又可分为引脚在一端的封装(Singleended)，引脚在两端的封装(Double ended)禾口弓 I 胜 9 矩正封装(Pin Grid Array)。

引脚在一端的封装(Single ended)又可分为三极管封装和单列直插式封装(Single In-line Package)。

引脚在两端的封装(Double ended)又可分为双列直插式封装， Z 形双列直插式封装和收缩型双列直插式封装等。

双列直插式封装(DIP：Dual In-line Package)。它是 20 世纪 70 年代的封装形式，首先是陶瓷多层板作载体的封装问世，后来Motorola和 Fairchild开发出塑料封装。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。 DIP 封装的芯片有两排引脚，分布于两侧，且成直线平行布置，引脚直径和间距为 2 ．54 mm(100 mil) ，需要插入到具有DIP 结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。此封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。此封装具有以下特点： (1)适合在印刷电路板(PCB)上穿孔焊接，操作方便； (2)芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大； (3)除其外形尺寸及引脚数之外，并无其它特殊要求，但由于引脚直径和间距都不能太细，故： PWB 上通孔直径、间距以及布线间距都不能太细，故此种 PKG 难以实现高密度封装，且每年都在衰退。

Z 形双列直插式封装(ZIP：Zigzag In-line Package)与 DIP 并无实质上的区别，只是引脚呈 Z 状排列，其目的是为了增加引脚的数量，而引脚的间距仍为 2 ．54 mm。陶瓷 Z 形双列直插式封装 CZIP(Ceramic Zag-Zag Package)它与 ZIP 外形一样，只是用陶瓷材料封装。

收缩型双列直插式封装(SKDIP：Shrink Dual In-line Package)形状与 DIP 相同，但引脚中心距为 1 ．778 mm(70 mil)小于DIP(2 ．54mm)，引脚数一般不超过 100 ，材料有陶瓷和塑料两种。

引脚矩正封装( PGA Pin Grid Array)。它是在 DIP 的基础上，为适应高速度，多引脚化(提高组装密度)而出现的。此封装的引脚不是单排或双排，而是在整个平面呈矩正排布，如图 1 所示。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距离排列，与 DIP 相比，在不增加引脚间距的情况下，可以按近似平方的关系提高引脚数。根据引脚数目的多少，可以围成 2～5 圈，其引脚的间距为 2．54 mm ，引脚数量从几十到几百个。PGA 封装具有以下特点：

(1)插拔操作更方便，可靠性高；(2)可适应更高的频率；(3)如采用导热性良好的陶瓷基板，还可适应高速度．大功率器件要求；(4)由于此封装具有向外伸出的引脚， 一般采用插入式安装而不宜采用表面安装； (5)如用陶瓷基板，价格又相对较高，因此多用于较为特殊的用途。它又分为陈列引脚型和表面贴装型两种。

有机管引脚矩正式封装 OPGA(Organic pin grid Array)这种封装的基底使用的是玻璃纤维，类似印刷电路板上的材料。此种封装方式可以降低阻抗和封装成本。 OPGA 封装拉近了外部电容和处理器内核的距离，可以更好地改善内核供电和过滤电流杂波。

3．3．2 尺寸贴片封装(SOP)

表面贴片封装(Surface Mount) 。它是从引脚直插式封装发展而来的，主要优点是降低了 PCB 电路板设计的难度，同时它也大大降低了其本身的尺寸。我们需要将引脚插片封装的集成电路插入 PCB 中，故需要在 PCB 中根据集成电路的引脚尺寸(FootPrint)做出专对应的小孔，这样就可将集成电路主体部分放置在．PCB 板的一面，同时在 PCB 的另一面将集成电路的引脚焊接到 PCB 上以形成电路的连接，所以这就消耗了 PCB 板两面的空间，而对多层的 PCB 板而言，需要在设计时在每一层将需要专孔的地方腾出。而表面贴片封装的集成电路只须将它放置在 PCB 板的一面，并在它的同一面进行焊接，不需要专孔，这样就降低了 PCB 电路板设计的难度。表面贴片封装的主要优点是降低其本身的尺寸，从而加大了： PCB 上 IC 的密集度。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。表面贴片封装根据引脚所处的位置可分为：Single-ended(引脚在一面)、Dual(引脚在两边) 、Quad(引脚在四边)、Bottom(引脚在下面) 、BGA(引脚排成矩正结构)及其它。

Single-ended(引脚在一面)：此封装型式的特点是引脚全部在一边，而且引脚的数量通常比较少，如图 2 所示。它又可分为：导热型(Therinal-enhanced)，象常用的功率三极管，只有三个引脚排成一排，其上面有一个大的散热片；COF(Chip on Film)是将芯片直接联贴在柔性线路板上(现有的用 Flip—chip 技术)，再经过颦料包封而成，它的特点是轻而且很薄，所以当前被广泛用在液晶显示器(LCD)上以满足 LCD 分辨率增加的需要。其缺点是 Film 的价格很贵，其二是贴片机的价格也很贵。

Dual(引脚在两边)，如图 3 所示。此封装型式的特点是引脚全部在两边，而且引脚的数量不算多。它的封装型式比较多，义可细分为：SOT(Small outlineTransistor) 、 SOP(Small Outline Package)、SOJ(Small 0utline Package J-bent lea(1)、 SS()P(Shrink Small 0utline Package) 、HSOP(Heat-sink Small Outline Package)及其它。

SOT 系列主要有SOT-23 、SOT-223 、SOT-25 、SOT-26 、SOt323 、SOT-89等。当电子产品尺寸不断缩小时，其内部使用的半导体器件也必须变小。所以更小的半导体器件使得电子产品能够更小、更轻、更便携，相同尺寸包含的功能更多。对于半导体器件，其价值最好的体现在：PCB 占用空间和封装总高度上，优化了这些参数才能在更小的：PCB 上更紧凑地布局。 SOT 封装既大大降低了高度，又显著减小了 PCB 占用空间。如 SOT883 被广泛应用在比较小型的日常消费电器中如手机、照相机和 MP3 等等。

小尺寸贴片封装(SOP：Small 0utline Package)。荷兰皇家飞利浦公司在上世纪 70 年代就开发出小尺寸贴片封装 SOP，以后逐渐派生出 SOJ(J 型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SS()P(缩小型 SOP)、TSSOP(薄的缩小型 SOP)及 SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。SOP 典型引线间距是 1．27 mm，引脚数在几十之内。

薄型小尺寸封装(TSOP：Thin Small Out-Line Package)是在 20 世纪 80 年代出现的 TSOP 封装，它与 SOP 的最大区别在于其厚度很薄只有 1 mm，是 SOJ 的 1 ／3；由于外观上轻薄且小的封装，适合高频使用，以较强的可操作性和较高的可靠性征服了业界。大部分的 SDRAM内存芯片都是采用此封装方式。 TSOP 内存封装的外形呈长方形，且封装芯片的周围都有 I ／O 引脚。在 TSOP 封装方式中，内存颗粒是通过芯片引脚焊在 PCB 板上的，焊点和 PCB 板的接触面积较小，使得芯片向 PCB 板传热相对困难。而且 TSOP 封装方式的内存在超过 150MHz 后，会有很大的信号干扰和电磁干扰。

J 形引脚小尺寸封装 SOJ(Small Out-Line J-Leaded Package) 。引脚从封装主体两侧引出向下呈 J 字形，直接粘贴在印刷电路板的表面，通常为塑料制品，多数用于： DRAM 和SRAM等内存 LSI 电路，但绝大部分是 DRAM。用 SOJ 封装的DRAM 器件很多都装配在 SIMM 上。引脚中心距 1 ．27 mm，引肚 4 数为20-40。

3．3．3 表面贴片 QFP 封装

四边引脚扁平封装 (QFP：Plastic Quad Flat Pockage) 。QFP 是由 SOP 发展而来，其外形呈扁平状，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型，如图4 所示。鸟翼形引脚端子的一端由封装本体引出，而另一端沿四边布置在同一平面上。它在印刷电路板(PWB)上不是靠引脚插入 PWB 的通孔中，所以不必在主板上打孔，而是采用 SMT 方式即通过焊料等贴附在 PWB上，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点，将封装各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。因此， PWB两面可以形成不同的电路，采用整体回流焊等方式可使两面上搭载的全部元器件一次键合完成，便于自动化操作，实装的可靠性也有保证。这是目前最普遍采用的封装形成。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

此种封装引脚之间距离很小、管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装型式。其引脚数一般从几十到几百，而且其封装外形尺寸较小、寄生参数减小、适合高频应用；该封装主要适合用 SMT 表面安装技术在 PCB 上安装布线。

但是由于 QFP 的引线端子四周边布置，且伸出 PKG 之外，若引线间距过窄，引线过细，则端子更为柔嫩，难免制造及实装过程中发生变形等。当端子数超过几百个， 端了间距等于或小于 O ．3mm 时，要精确地搭载在电路图形上并与其占电路组件一起采用再流焊一次完成实装，难度极大，需要采用专用自动搭载以及高超的技能，致使价格剧增，而且还存在可靠性及成品率方面的问题。采用 J 字型引线端子的 PLCC 等可以缓解一些矛盾，但不能从根本上解决 QFP 的上述问题。由 QFP 衍生出来的封装型式还有 LCCC ，PLCC 以及 TAB 等。

此封装的基材有陶瓷、金属和塑料 3 种。从数量上看，塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时，多数情况为塑料 QFP。塑料 QFP 是最普及的多引脚 LSI 封装。不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑 LSI 电路，而且也用于 VTR 信号处理、音响信号处理等模拟 LSI 电路。引脚中心距有 1．0 mm、0．8 mm 、O．65 mm、0．5 mm、0．4 mm、0．3 mm等多种规格。 0．65 mm 中心距规格中最多引脚数为 304。通常不根据引脚中心距来划分，而是根据封装本体厚度分为 QFP(2 ．0～3 ．6mm 厚)、小型四边引脚扁平封装LQFP(Low Profile Quad Flat Package ，1 ．4mm 厚)和薄型四边引脚扁平封装 TQmin Quad Flat ．Package ，1 ．0 mm 厚)3 种。另外，有的 LSI 厂家把引脚中心距为 0．5 mm 的 QFP 专门称为收缩型 QFP 或 SQFP 、VQFP。但有的厂家把引脚中心距为 0．65mm 及 0．4 mm 的 QFP 也称为 SQFP。在逻辑LSI 方面，不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷 QFP 里。引脚中心距最小为 0．4mm、引脚数最多为 348 脚的产品也已问世。此外，也有用玻璃密封的陶瓷 QFP 。QFP 封装的缺点是，当引脚中心距小于 0．65 mm 时，引脚容易弯曲。为了防止引脚变形，现已出现了几种改进的 QFP 品种。

塑料四边引脚扁平封装(PQFP：Plastic QUad Flat Package) 。芯片的四周均有引脚，其引脚数一般都在 100 以上，而且引脚之间距离很小，管脚也很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装型式。用这种型式封装的芯片必须采用表面安装设备技术(SMT)将芯片边上的引脚与主板焊接起来。 PQFP 封装适用于 SMT 表面安装技术在： PCB 上安装布线，适合高频使用，它具有操作方便、可靠性高、芯片面积与封装面积比值较小等优点。QFP 封装具有的特点：适用于 SMT

表面安装技术在 PCB 电路板上安装布线；适合高频使用；操作方便，可靠性高；芯片面积与封装面积之间的比值较小。带引脚的塑料芯片载体(PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier)。它与 LCC 相似，只是引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品。美国得克萨斯仪器公司首先在 64 k 位 DRAM 和 256kDRAM 中采用，现在已经普及用于逻辑 LSI、 DLD(或程逻辑器件)等电路。引脚中心距 1．27 mm，引脚数从 18 到 84 脚。J 形引脚不易变形，比 QFP 容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。它与 LCC 封装的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷，但现在已经出现用陶瓷制作的 J 形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装。

无引脚芯片载体(LCC：Leadless Chip Carrier)或四侧无引脚扁平封装(QFN：Quad Flat NonLeaded Package) 。指陶瓷基板的 4 个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。由于无引脚，贴装占有面积比 QFP 小，高度比 QFP 低，它是高速和高频 IC 用封装。但是，当印刷基板与封装之间产生应力时，在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于作到 QFP 的引脚那样多，一般从 14 到 1OO 左右：封装本体厚度为 1 ．O 、0．9 、0．85 和 0．8 mm ，电极触点中心距1 ．27 mm ；材料有陶瓷和塑料两种，当有 LCC 标记时基本上都是陶瓷 QFN，塑料 QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装，电极触点中心距除 1 ．27 mm 外，还有 0．65mm 和 0．5．mm 两种。

3．3．4 表面贴片 BGA 封装

球型矩正封装(BGA：Ball Grid Array)，见图 5。日本西铁城(CitiZell)公司于1987年着手研制塑料球型矩正封装，而后摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发 BGA 的行列。其后摩托罗拉率先将球型矩正封装应用于移动电话，同年康柏公司也在工作站、个人计算机上加以应用，接着 Intel 公司在计算机 CPU 中开始使用 BGA。虽然日本公司首先研发球型矩正封装，但当时日本的一些半导体公司想依靠其高超的操作技能固守 QFP 不放而对 BGA 的兴趣不大，而美国公司对：BGA应用领域的扩展，对 BGA 的发展起到了推波助澜的作用。 BGA 封装经过十几年的发展已经进入实用化阶段，目前 BGA已成为最热门封装。

随着集成电路技术的发展，对其封装要求越来越严格。这是因为封装关系到产品的性能，当 IC 的频率超过 100 MHz 时，传统封装方式可能会产生所谓的交调噪声“Cross-Talk Noise”现象，而且当 IC 的管脚数大于 208 脚时，传统的封装方式有其困难。因此，除使用 QFP 封装方式外，现今大多数的高脚数芯片皆转而使用 BGA 封装。 BGA 一出现便成为 CPU，高引脚数封装的最佳选择。 BGA 封装的器件绝大多数用于手机、网络及通讯设备、数码相机、微机、笔记本计算机、 PAD和各类平板显示器等高档消费市场。

BGA 封装的优点有： (1)输入输出引脚数大大增加，而且引脚间距远大于 QFP ，加上它有与电路图形的自动对准功能，从而提高了组装成品率； (2)虽然它的功耗增加，但能用可控塌陷芯片法焊接，它的电热性能从而得到了改善；对集成度很高和功耗很大的芯片，采用陶瓷基板，并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作； (3)封装本体厚度比普通 QFP 减少 1／2 以上，重量减轻 3／4 以上；(4)寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高； (5)组装可用共面焊接，可靠性高。

BGA 封装的不足之处： BGA 封装仍与 QFP 、PGA 一样，占用基板面积过大；塑料 BGA 封装的翘曲问题是其主要缺陷，即锡球的共面性问题。共面性的标准是为了减小翘曲，提高 BGA 封装的特性，应研究塑料、粘片胶和基板材料，并使这些材料最佳化。 同时由于基板的成本高，致使其价格很高。

BGA 封装按基板所用材料可分有机材料基板 PBGA(Plastic BGA)、陶瓷基板 CBGA(CeramicB-GA)和基板为带状软质的TBGA(TapeBGA)，另外还有倒装芯片的 FCBGA(FilpChipBGA)和中央有方型低陷的芯片区的 CDPBGA(Cavity Down

PBGA) 。PBGA 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。CBGA 基板是陶瓷基板，芯片与基板问的电气连接通常采用倒装芯片(Flip Chip)的安装方式，又可称为 FCBGA； Intel 系列 CPU 中，Pentium I 、II 、Pentium Pro 处理器均采用过这种封装形式。 TBGA 基板为带状软质的 1～2 层 PCB电路板。

小型球型矩正封装 Tinv-BGA(Tinv Ball Grid Array) 。它与 BGA 封装的区别在于它减少了芯片的面积，可以看成是超小型的 BGA 封装，但它与 BGA 封装比却有三大进步：(1)由于封装本体减小，可以提高印刷电路板的组装密集度；(2)囚为芯片与基板连接的路径更短，减小了电磁干扰的噪音，能适合更高的工作频率； (3)更好的散热性能。

微型球型矩正封装 mBGA(micro Ball Grid Array)。它是。 BGA 的改进版，封装本体呈正方形，占用面积更小、连接短、电气性能好、也不易受干扰，所以这种封装会带来更好的散热及超频性能，尤其适合工作于高频状态下的 Direct RDRAM，但制造成本极高。

3．3．5 高级封装

晶片级封装 CSP(Chip Scale Package) 。几年之前以上所有的封装其封装本体面积与芯片面积之比通常都是几倍到几十倍，但近几年来有些公司在 BGA 、TSOP 的基础上加以改进而使得封装本体面积与芯片面积之比减小到接近 1 的水平，所以就在原来的封装名称下冠以芯片级封装以用来和以前封装的区别。就目前来看，人们对芯片级封装还没有一个统一的定义，有些公司将封装本体面积与芯片面积之比小于 2 的定为 CSP ，而有些公司将封装本体面积与芯片面积之比小于 1．

4 或 1 ．2 的定为 CSP。目前开发应用最为广泛的是 FBGA 和 QFN 等，主要用于内存件和逻辑器件。就目前来看 CSP的引脚数还不可能太多，从几十到一百以上。这种高密度、小巧、扁薄的封装非常适用于设计小巧的掌上型消费类电子装置，如个人信息工具、手机、摄录一体机、以及数码相机等。

CSP 封装具有以下特点：解决了 IC 裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题；封装面积缩小到 BGA 的 1／4～1 / 1 0，延迟时间缩小到极短； CSP 封装的内存颗粒不仅可以通过 PCB 板散热还可以从背面散热，且散热效率良好。 就封装型式而言，它属于已有封装型式的派生品，因此可直接按照现有封装型式来分为 4 类：框架封装型式(Lead Frame Type)、硬质基板封装型式(Rigid Substrate Type)、软质基板封装型式(Flexible Substrate Type)和芯片级封装(Wafer Level Package)。

多晶片模块 MCM(Multi Chip M0dule) 。20 世纪 80 年代初发源于美国，为解决单一晶片封装集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的晶片，在高密度多层互联基板上组成多种多样的电子模块系统，从而出现多晶片模块系统。它是把多块裸露的 IC 晶片安装在一块多层高密度互连衬底上，并组装在同一个封装中。它和 CSP 封装一样属于已有封装形式的派生品，是一种先进的封装技术。多芯片模块具有以下特点：封装密度更高，电性能更好，与等效的单芯片封装相比体积更小，是促使电路系统向小型化过渡的最好形式。如果采用传统的单个芯片封装的形式分别焊接在印刷电路板上，则芯片之间布线引起的信号传输延迟就显得非常严重，尤其是在高频电路中，而此封装最大的优点就是缩短芯片之间布线长度，而达到缩短延迟时间，易于实现模块高速化；缩小整机／模块的封装尺寸和重量；系统可靠性大大提高。 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)。此封装不同于传统的先切割晶圆，再组装测试的做法，而是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割，如图 6 所示。它有着更明显的优势：首先是工艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序，而传统工艺在封装之前还要对晶圆进行切割、分类；所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，设备测试一次完成，有别于传统组装工艺；生产周期和成本大幅下降，它的生产周期已经缩短到 1 天半；使芯片所需引脚数减少，提高了集成度；引脚产生的电磁干扰几乎被消除，采用此封装的内存可以支持到 800 MHz 的频率，最大容量可达 1GB，所以它号称是封装的未来主流；它的不足之处是：签片得不到足够的保护。

*博客内容为网友个人发布，仅代表博主个人观点，如有侵权请联系工作人员删除。