那些经典的IC封装类型盘点

版权声明：本文来自互联网，如您觉得不合适，请与我们联系，谢谢。

编者按：这是互联网上的一篇比较老的文章，对那些现在应用广泛的一些封装技术进行了盘点。希望对打击能有所帮助。如果有错误希望指正，另外，如果你认为现在有哪些封装技术已经出现了，并在未来能够成为主流，希望留言讨论，谢谢！

对于 CPU ，大家已经很熟悉了，相信你可以如数家珍似地说出各款 CPU 的型号特点。但谈到 CPU 和其他大规模集成电路的封装，真正熟悉的人便寥寥无几了。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电器性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。芯片通过导线连接到封装外壳的引脚，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对于集成电路来说起着重要的作用。

人类迈入了 21 世纪，可以说今后世界的发展都是建立在电子工业的基础上，而电子工业的基础则是 IC 制造技术。芯片封装技术的目的在于赋予 IC 芯片一套组织 架构 ，使其能够发挥稳定的功能。以芯片的整个制造过程而言，芯片封装技术属于产品后半段的制造技术，因此封装技术常常被认为仅仅是芯片电路制造技术的配角之一。事实上，封装技术的范围涵盖广泛，他应用了物理、化学、机械、材料、机电等等知识，也使用了金属、陶瓷、高分子等各式各样的材料。在微电子领域中对芯片的功能要求越来越高，对芯片的使用环境越来越苛刻。开发芯片封装技术的重要性不亚于芯片制造技术和其他微电子相关技术，故世界上各大微电子公司都争相研发新一代的封装方式，以求得技术的领先。

封装的主要生产过程包括： 晶圆切割，将晶圆上每一晶粒加以切割分离。粘晶，（ Die-Attach ）将切割完成的晶粒放置在导线架上。焊线，（ Wire Bond ）将晶粒信号接点用金属线连接至导线架上。封胶，将晶粒与外界隔绝。检切 / 成型，将封胶后多余的残胶去除，并将导线架上 IC 加以检切成型。印字，在 IC 表面打上型号、生产日期、批号等信息。检测，测试芯片产品的优劣。

封装在 IC 制造的流程中的位置

怎样衡量一个芯片封装技术是否先进呢？首先，要看芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近 1 越好。当然这个比值永远也不可能等于 1 ，那应该称作“裸晶”。例如采用 40 根引脚的塑封双列直插式封装 (P DIP ) 的 CPU 为例，其芯片面积 / 封装面积 =3 × 3/15.24 × 50=1:86 离 1 相差很远。不难看出，这种封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。接着要看引脚的设计。理论上来说引脚要尽量的短，以减少信号延迟；引脚间的距离要尽量远，以保证互不干扰。但是随着 晶体管 集成的数量越来越庞大，单一芯片中附加的功能越来越多。引脚的数目正在与日俱增，其间距也越来越小。引脚的数量从几十根，逐渐增加到几百根，今后 5 年内可能达 2 千根。基于散热的要求，封装越薄越好。随着芯片集成度的提高，芯片的发热量也越来越大。除了采用更为精细的芯片制造工艺以外，封装设计的优劣也是至关重要的因素。设计出色的封装形式可以大大的增加芯片的各项电器性能。如比较小的 阻抗 值、较强的抗干扰能力、较小的信号 失真 等等。

芯片的封装技术经历了好几代的变迁，从 DIP 、 QFP 、 PGA 、 BGA 到 CSP 再到 MCM 。技术指标和电器性能一代比一代先进。下面就给大家介绍芯片的各种封装技术。

DIP 封装

在 70 年代流行的是双列直插封装， DIP (Dual In － line PAC kage) 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。是 Intel 8 位和 16 位处理芯片采用的封装方式，缓存芯片、 BIOS 芯片和早期的内存芯片也使用这种封装形式。它的引脚从两端引出，需要插入到专用的 DIP 芯片插座上。当然，也可以直接在有相同焊孔数和几何排列的 电路 板上进行 焊接 。 DIP 封装的芯片在插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。后来衍生的 DIP 封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式 DIP ，单层陶瓷双列直插式 DIP ，引线框架式 DIP 。封装的材料也是多种多样的，含玻璃陶瓷封装，塑料包封装，陶瓷低熔玻璃封装等等。 DIP 封装适合焊接在早期的单层 PCB 电路板上，采用穿孔焊接方式操作，焊接方便。但是由于芯片面积与封装面积之间的比值较大所以体积也较大发热量也很高。

主板上采用 DIP 封装的 BIOS 芯

芯片载体封装

80 年代出现了芯片载体封装，这些载体的封装形式包括：无线陶瓷芯片载体 LCC C(Leadless Ceram ICChip Carrier) 、塑料四边引出扁平封装 P QFP (Plastic Quad Flat PAC kage) 、小尺寸封装 SOP(Small OutlinePackage) 、塑料有线芯片载体 PLCC (Plastic LeadedChip Carrier) 。

P QFP 的封装形式最为普遍。其芯片引脚之间距离很小，引脚很细，很多大规模或超大 集成电路 都采用这种封装形式，引脚数量一般都在 100 个以上。 Intel 系列 CPU 中 80286 、 80386 和某些 486 主板芯片采用这种封装形式。此种封装形式的芯片必须采用 SMT 技术（表面安装设备）将芯片与 电路 板 焊接 起来。采用 SMT 技术安装的芯片不必在电路板上打孔，一般在电路板表面上有设计好的相应引脚的焊点。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，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。 SMT 技术也被广泛的使用在芯片焊接领域，此后很多高级的封装技术都需要使用 SMT 焊接。

以下是一颗 AMD 的 QFP 封装的 286 处理器芯片。 0.5mm 焊区中心距， 208 根 I/O 引脚，外形尺寸 28 × 28mm ，芯片尺寸 10 × 10mm ，则芯片面积 / 封装面积 =10 × 10/28 × 28=1:7.8 ，由此可见 Q FP 比 DIP 的封装尺寸大大减小了。

P QFP 封装的主板声卡芯片

采用 QFP 封装， 44 针引脚的芯片示意图

SOP 具有多变的引脚数，和灵活小巧的尺寸。在它的基础上又发展出更为轻薄的 TSOP(Thin SmallOutline PAC kage) 封装技术。但因为此种封装引脚的距离仅仅为 1.27 、 1.0 、 0.8mm 。所以不能集成过多的引脚，一般都在 8 至 48 个之间。所以 TSOP 成为了最为普及的内存封装形式。 TSOP 内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚，如 SDRAM 内存的模组两侧各有两排引脚， SGRAM 内存的模组四面都有引脚。 TSOP 适合用 SMT 技术在 PCB 电路 板上安装布线。 TSOP 封装外形尺寸时，寄生参数会相应减小 ( 电流 大幅度变化时引起输出 电压 扰动的电器参数 ) ，适合高频应用，封装操作比较方便，可靠性也比较高。随后改进和衍生的 TSOP 技术目前广泛应用于 SDRAM 内存的制造，不少知名内存制造商目前都在采用这项技术进行内存封装。

采用 SOP 封装， 28 针引脚的芯片

PLCC 封装也算是比较常见的。这种封装形式外形呈正方形， 32 脚封装，四周都有管脚，外形尺寸比 DIP 封装小得多。 P LCC 封装适合用 SMT 表面安装技术在 PCB 上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。现在大部分主板的 BIOS 都是采用的这种封装形式。

PLCC 封装的主板 BIOS 芯片

PLCC 封装示意图

PGA 封装

随着半导体工业飞速发展，需要的引脚数不断增加，再停留在周边排列引线的老模式上，即使把引线间距再缩小，也不能解决引脚增多的困扰，于是提出了面阵排列的新概念。阵列式封装就这样诞生了。

PGA (Pin Grid Array PAC kage) 芯片封装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距离排列。根据引脚数目的多少，以芯片为中心在四周围成 2-5 圈引脚。安装时，将芯片插入专用的 PGA 插座。为使 CPU 能够更方便地安装和拆卸，从 486 芯片开始，出现了一种 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。

ZIF(Zero Insertion Force Socket) 零作力插座。这也是 Socket 结构 CPU 独有的插座。通过插座旁边的杠杆开合，可以调整插座内部对引脚的阻力，从而牢固地锁定 CPU 。即使多次更换 CPU 也不会造成磨损。 ZIF 插座的出现解决了 CPU 日后升级的大问题。只要用户主板的芯片组支持，就可以升级为更快的 CPU 。

PGA 封装在高密度封装上占有多年的优势，其大部分产品被应用于高引脚数、高功率、高效能的电脑上。一般引脚数目在 100 至 500 之间。在 Intel 系列 CPU 中， 80486 和 Pentium 、 Pentium Pro 均采用这种封装形式。当然在 PGA 基础上还衍生出了很多封装形式。 CPGA （ Ceram IC Pin Grid Arrau PAC kage 陶瓷针脚网格陈列封装）适用于 Intel Pentium MMX 、 AMD K6 、 AMD K6 － 2 、 AMD K6 Ⅲ、 VIA Cxrix Ⅲ、 Cxrix/IBM 6x86MX 、 IDT Win Chip C6 和 IDT WinChip 2 处理器。 PPGA(Plastic PinGrid Aoray Package 塑料针脚网格陈列封装 ) ，适用于 Intel Celeron 处理器 (Socket 370) 的封装方式。

还有 Coppermine 内核的奔腾 3 和赛扬 2 所采用的 FC- PGA ( flip Chip Pin Grid Arrax ，反转芯片针脚栅格阵列 ) 封装，和新的 Tualatin 内核的奔腾 3 和赛扬 3 的 FC-PGA2 封装。两者最主要的区别就是在于后者在顶部多了一个金属盖。这是由于用户反映早先的奔腾 3 的核心非常脆弱。硕大的散热片很容易压破核心。其前缀 FC 是指以不同的连线材料和方法使芯片正面向下完成 电路 连线，其引脚从底端引出，并形成规则的阵列。这样可以集成更多的引脚数量，降低电子的延迟，缩小电路板尺寸，降低封装成本，具有较高的降伏强度和较高的可靠度。

FC- PGA 同 FC-PGA2 封装的差异

SEC 封装

在 1997 年伴随着奔腾 2 的发布， Intel 也带来了新一代的 Slot 1 接口技术。但是由于支持此种接口的 CPU 封装工艺复杂、成本极高。 Slot X 架构的 CPU 不再用陶瓷封装，而是采用了一块带金属外壳的印刷 电路 板。在该印刷电路板上集成了处理器部件。由于当时的生产工艺比较落后， 0.35 微米工艺的情况下，处理器的 L2 缓存电路不可能集成在处理器内部。所以我们看到的基于 Slot 1 接口的 PII 处理器，在电路板两侧有两块大大的 L2 缓存芯片。此后随着 0.25 微米工艺的成熟， L2 已经可以集成于处理器内部。因此在此后的奔腾 3 处理器推出不久 Socket 接口的处理器全面复辟。在此同时 AMD 为了与 Intel 抢夺市场也推出了类似的 Slot A 接口。从外观上看 Slot 1 与 Slot A 并无太大差别，在主板上两者摆放的方向正好相反。

老 PII 的 CPU 核心两侧有两个硕大的 L2 缓存芯片

此种封装外壳称为 SEC(SingleEdgecontact Cartridge) 单边接插卡盒。 SEC 卡设计是插到 Slot X 插槽中，尺寸相当于一个 ISA 插槽的大小。所有的 Slot X 主板都有由两个塑料支架组成的固定装置， SEC 卡可以从两个塑料支架之间插入 Slot X 槽中。其中， Intel Celeron 处理器是采用 SEPP(Single EdgeProcessor PAC kage) 单边处理器封装；而 Pentium Ⅱ是采用 SE CC (Single EdgeContact Connector) 单边接触连接的封装； Intel 的 Pentium Ⅲ是采用 SECC2 封装。 AMD 基于 Slot A 接口的 K7 Athlon 处理器也是采用