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1、 近代信息处理 第四讲 电子学基本知识 3 刘树彬2011 03 02 2011 03 02 2 一些电子学基本知识 EDA软件PCB基本概念和制板过程及需要电子器件封装一些简单而重要的高速布线规则 2011 03 02 3 芯片互连技术 引线键合技术 WB WireBonding 使用金线或铝线 以热压及超声波接合载带式接合 TAB TapeAutomaticBonding 使用金对金热压接合倒装焊接合 FCB FlipChipBonding 使用锡铅回流焊或 非 导电胶固化接合 2011 03 02 4 管脚数与互联技术选择 2011 03 02 5 WB的分类 热压焊超声焊丝球焊 201
2、1 03 02 6 热压焊 IntermetallicMass 2011 03 02 7 超声焊 在常温下利用超声机械振动带动丝与膜进行摩擦 使氧化膜破碎 纯净的金属表面相互接触 通过摩擦产生的热量使金属之间发生扩散 实现连接不必外部加热 对器件无热影响 2011 03 02 8 丝球焊技术示意 2011 03 02 9 TAB技术 载带引线图形 芯片凸点 内引线键合 2011 03 02 10 FCB技术 1 在芯片上形成金属化层2 在金属化层上制作钎料合金凸点3 芯片面向下与基板上的金属化层对准4 加热使钎料合金熔化 形成连接5 在芯片与基板之间填充树脂6 塑封7 制作外引线钎料凸点 20
3、11 03 02 11 常用封装 晶体管外壳封装 TransistorOutlineTO3 TO39 TO263 TO220金属 玻璃封装外壳为主 后发展为各类陶瓷 塑料封装外壳最早开发 引脚数少 2011 03 02 12 常用封装 SIP singlein linepackage 单列直插常用于排电阻 厚 薄膜混合电路等引脚从封装一个侧面引出 排列成一条直线引脚中心距通常为2 54mm 引脚数从2至23 2011 03 02 13 常用封装 DIP dualin linepackage 双列直插引脚从封装两侧引出 封装材料有塑料和陶瓷两种DIP是最普及的插装型封装引脚中心距2 54mm 引
4、脚数从6到64 封装宽度通常为15 2mm 有的把宽度为7 52mm和10 16mm的封装分别称为skinnyDIP和slimDIP 窄体型DIP 2011 03 02 14 常用封装 PGA PinGridArrayPackage 插针网格阵列封装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 根据管脚数目的多少 可以围成2 5圈 2011 03 02 15 常用封装 SOJ SmallOut LineJ LeadedPackage J形引脚小外型封装引脚从封装两侧引出向下呈J字形 通常为塑料制品引脚中心距1 27mm 引脚数从20至40 2011 03 02 16 常用
5、封装 SOP SmallOut Linepackage 小外形封装引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状 L字形 材料有塑料和陶瓷两种 另外也叫SOL和DFP 引脚中心距1 27mm 引脚数从8 44 引脚中心距小于1 27mm的SOP也称为SSOP 装配高度不到1 27mm的SOP也称为TSOP 还有一种带有散热片的SOP 2011 03 02 17 常用封装 PLCC plasticleadedchipcarrierJ型引脚从封装的四个侧面引出 是塑料制品引脚中心距1 27mm 引脚数从18到84 2011 03 02 18 常用封装 LCCC LeadlessCeramicChipCarrier无
6、引脚 在陶瓷封装体四周的引脚处有城堡式镀金凹槽 可直接焊接到PCB的焊盘寄生电感和寄生电容小 适合高频 高速芯片封装 2011 03 02 19 常用封装 QFP quadflatpackage 四侧引脚扁平封装引脚从四个侧面引出呈海鸥翼 L 型 基材有陶瓷 金属和塑料三种脚中心距有1 0mm 0 8mm 0 65mm 0 5mm 0 4mm 0 3mm等多种规格 0 65mm中心距规格中最多引脚数为304 PQFP CQFP TQFP BQFP 2011 03 02 20 常用封装 BGA ballgridarray 球形触点陈列在印刷基板的背面按阵列方式制作出球形凸点作为引脚 在印刷基板的
7、正面装配LSI芯片 然后用模压树脂或灌封方法进行密封引脚可超过200 封装本体也可做得比QFP 四侧引脚扁平封装 小 包括PBGA CBGA CCGA TBGA FCBGA等形式 2011 03 02 21 BGA焊盘结构 2011 03 02 22 从BGA器件布线 2011 03 02 23 BGA封装的优点 失效率低焊点间距大于QFP封装密度大改善共面性 引脚牢固引脚短 改善电性能具有 自对准 效应有利于散热 2011 03 02 24 翼形脚间距小易引起桥接现象 2011 03 02 25 自对准效应 2011 03 02 26 常用封装 CSP ChipSizePackaging 芯
8、片尺寸封装 或ChipScalePackaging 芯片级封装 封装面积小于或等于芯片本身面积的120 封装每边的宽度比起芯片大1 0mm以内特点 体积小可容纳的引脚最多电性能好散热性能优良 柔性基板CSP 引线框架式CSP 刚性基板CSP 焊区阵列CSP 圆片级CSP 2011 03 02 27 20 LeadFrameChipScalePackage LFCSP 2011 03 02 28 常用封装 MCM multi chipmodule 多芯片组件将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装根据基板材料可分为MCM L MCM C和MCM D三大类MCM L是使用通常玻璃环氧树脂多
9、层印刷基板组件MCM C是用厚膜技术形成多层布线 以陶瓷 氧化铝或玻璃陶瓷 作为基板的组件MCM D是用薄膜技术形成多层布线 以陶瓷 氧化铝或氮化铝 或Si Al作为基板的组件 2011 03 02 29 MCM 2011 03 02 30 MCM优缺点 优点增加组装密度缩短互连长度减小信号延迟减小体积减轻重量提高可靠性 缺点成品率低价格高散热性能差不容易满足轻 薄 短 小 便携等要求 2011 03 02 31 常用封装 SIMM singlein linememorymodule 单列存贮器组件只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件 通常指插入插座的组件标准SIMM有中心距为2 5
10、4mm的30电极和中心距为1 27mm的72电极两种规格在印刷基板的单面或双面装有用SOJ SOP QFP或BGA封装的1兆位至数G位DRAM的SIMM已经在个人计算机 工作站等设备中获得广泛应用至少有30 40 的DRAM都装配在SIMM里 2011 03 02 32 常用封装 MCP 集成芯片较少 2 4 兼容传统封装形式成品率高成本较低 2011 03 02 33 未来新型封装技术 DCA 直接安装技术 DirectChipAttach 构成板上芯片 COB 三维 3D 封装技术埋置型3D 有源基板型3D 叠层型3D无源器件的集成化系统级封装SOC SystemOnChipSOP或SIP
11、 SystemonaPackage SystemInaPackage单级集成模块 SLIM SignalLevelIntegratedModule圆片级封装WaferLevelPackage 2011 03 02 34 新型封装 DCA COB chiponboard 板上芯片封装是裸芯片贴装技术之一半导体芯片直接贴装在印刷线路板上 芯片与基板的电气互联 2011 03 02 35 新型封装 DCA之FCOB flip chip 倒焊芯片近于无封装 减少电路板使用面积引脚数多可靠性高引脚寄生电感电容小降低成本有利于提高散热能力 2011 03 02 36 三维 3D 封装技术 埋置型3D有源基
12、板型3D叠层型3D 2011 03 02 37 埋置型3D封装 介质型 开槽型 2011 03 02 38 叠层型三维封装 2011 03 02 39 三维封装 2011 03 02 40 无源器件的集成化 无源器件的小型化和集成化无源器件在Si基板上集成化在基板内或基板上的多层布线介质内埋置无源器件 2011 03 02 41 SystemInaPackage 2011 03 02 42 SIP的优势 大都采用商用元器件 成本低产品周期短 风险小可采用混合组装技术安装各类IC和无源器件 内部可采用各种方式互连产品可采用混合设计技术 模拟或数字封装内的元器件向z方向发展 提高封装密度 减少封装基板面积 埋置型无源元件 可集成到各类基板中 避免使用大量分立元件 2011 03 02 43 圆片级封装 WLP
