IC封装简介

IC封装简介

IC制作的工艺极其繁多，当完成制片、切片、上片或黏晶、焊线这些主要工艺之后，迎来的就是最后一道工艺-封装。虽然在前几段工艺当中，不同设计的IC的物理结构、设定的IC应用领域、I/O数量等差距非常大，但是IC封装的作用和功能却基本相同。

IC封装可以说是芯片的防护装甲，其作用可以归结为两点：1) 保护芯片，使芯片免受物理和化学损伤；2) 重新分布I/O，使芯片获得更易于在装配中处理的引脚节距。另外，IC封装还有一些其他的作用，比如提供一种更易于标准化的结构，给芯片提供合理的散热通道，使芯片避免产生α粒子造成的软错误，以及提供一种更方便于测试和老化实验的结构。封装的特别设计还能够应用于多个IC的互连。多芯片之间可以使用引线键合技术等标准的互连技术来直接进行互连。或者也可以使用封装提供的互联通路，如混合封装技术、多芯片组件(MCM)、系统级封装(SiP)以及应用较广泛的系统体积小型化和互连(VSMI)概念所包含的其他方法中使用的互连通路来间接地进行互连。

衡量一个IC封装工艺技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积的比值，比值越接近1，则封装工艺越好。IC封装时主要需要考虑的因素有：1) 芯片面积与封装面积之比应尽量接近1:1；2) 引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离应该尽量远，以保证互不干扰，提高IC性能；3) 基于散热的要求，封装越薄越好。

随着电子产业的飞速发展，IC封装工艺的种类也发展的越来越繁多，不同的IC封装工艺的步骤和方式都不尽相同。IC封装工艺大致仅过了如下的发展进程：1) 结构方面：TO-DIP-PLCC-QFP-BGA-CSP；2) 材料方面：金属、陶瓷-陶瓷、塑料-塑料；3) 引脚形状方面：长引线直插-短引线或无引线贴装-球状凸点；4) 装配方式：通孔插装-表面组装-直接安装。

下面简单地介绍几种现在常用的IC封装工艺。

TO (Transistor-Outline Package)

TO封装工艺是最早期的一类晶体管封装工艺。TO封装可以简单地理解为是单边引脚直插式封装。TO封装工艺可以根据IC的要求设定不同的引脚数，数目一般是在2-12之间选择，其中，10引脚的TO封装是最常见的。

FP (Flat Package)

FP封装是QFP或SOP的别称。四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上来看，塑料封装占绝大部分。塑料FP是最普及的多引脚LSI封装。不仅用于微处理器、门阵列等数字逻辑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。QFP中，引脚中心距小于0.65 mm的就称为FP。

DIP (Double Inline Package)

双列直插式封装。插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP封装是现在最普及的插装型封装之一，应用范围包括标准逻辑IC、存储器LSI和微机电路等。引脚中心距2.54 mm，引脚数为6-64封装宽度通常为15.2 mm。

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)

带引线的塑料芯片载体，塑料J引线芯片封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，是塑料封装。外形呈正方形，引脚中心距1.27 mm，引脚数为

18-84，其中32脚的应用较多。PLCC封装四周都有管脚，外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT技术（表面安装技术）在PCB板（印制电路板）上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。普及用于逻辑LSI、DLD(或陈逻辑器件)等电路。

PQFP (Plastic Quad Flat Package)

塑封四角扁平封装。PQFP封装的芯片引脚之间间距很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装。PQFP的引脚数一般都在100以上。

TSOP (Thin Small Outline Package)

薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的典型特征是在封装芯片的周围做出引脚。TSOP适合用SMT技术在PCB板上安装布线。TSOP封装外形尺寸小，寄生参数（电流大幅度变化时引起输出的电压扰动）小，适合高频应用。操作方便，可靠性较高。

BGA (Ball Grid Array Package)

球形触点阵列封装。表面贴装型封装之一。在印制基板背面按阵列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印制基板的正面装配LSI芯片，然后用模压树脂或灌封方法行进密封。也称为凸点阵列载体(PAC)。引脚超过200，是多引脚LSI用的一种封装工艺。采用BGA封装工艺的内存可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2到3倍。BGA封装与TSOP封装相比，前者可以做的比后者更小，在相同的容量下，前者体积只有后者的三分之一。另外，与传统TSOP封装工艺相比，BGA封装工艺有更加快速和有效地散热途径。并且，BGA封装不用担心TSOP封装那样的引脚变形问题。BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA工艺的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距

并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率。另外，虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能。BGA封装厚度和重量都较以前的封装技术有所减少，寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高。BGA封装的组装可用共面焊接，提高了可靠性。

以上，对现今几种常用的封装工艺进行了初步的介绍。随着微机电器件和片上实验器件的不断发展，封装起到了更多的作用。如限制芯片与外界的接触、满足压差的要求以及满足化学和大气环境的要求等等。近几年来人们对IC封装的重要性和不断增加的功能的看法发生了越来越大的转变，IC封装已经成为了和IC本身一样重要的一个领域。IC的性能也经常受到IC封装的制约。因此，我们应当注重IC封装工艺的发展，以迎接更新的挑战。