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半导体封装技术意义讲述

发布时间： 2021-05-31

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原标题：半导体封装
半导体封装技术是用绝缘塑料或陶瓷材料包装集成电路的技术。封装对芯片也很重要。封装也可以说是指用于安装半导体集成电路芯片的外壳。它不仅起到保护芯片和增强热传导性的作用，还起到沟通芯片内外电路桥梁和规格通用功能的作用。

一、半导体封装技术主要作用
（1）物理保护。芯片必须与外部隔离，以防止空气中杂质腐蚀芯片电路，降低电气性能，保护芯片表面和连接导线。使相当柔软的芯片在电气和热物理等方面不受外力的损伤和外部环境的影响，同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架和基板的热膨胀系数一致，这样可以缓解热等外部环境变化引起的应力和芯片发热引起的应力，防止芯片损坏。根据散热的要求，包装越薄越好。当芯片功耗大于2W时，需要在包装上添加散热片或热沉片来增强其散热和冷却功能。5~1OW时，必须采用强制冷却方法。另一方面，包装芯片也更容易安装和运输。

（2）电气连接。封装的尺寸调整(间隔变换)功能可以从芯片的极细导线间隔调整到实际基板的尺寸间隔，使实际操作变得容易。例如，以亚微米(现在已经达到0.13μm以下)为特征尺寸的芯片。以10μm为单位的芯片焊点，以100μm为单位的外部引脚，以后剑为单位的印刷基板，都是通过封装米实现的。封装在这里起着从小到大，从难到易，从复杂到简单的转换作用。这样可以降低操作成本和材料成本，提高工作效率和可靠性，尤其是通过实现布线长度和阻抗比例，尽可能降低连接电阻，寄生电容和电感，保证正确的信号波形和传输速度。

（3）标准规格化。规格通用功能是指包装的尺寸、形状、引脚数量、间隔、长度等有标准规格，加工方便，与印刷电路板合作方便，相关生产线和生产设备具有通用性。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。由组装技术的好坏直接影响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来说，组装技术是非常重要的一环。

二、半导体封装技术的工艺流程
晶圆贴膜-晶圆切割-芯片粘贴-引线焊接-塑封-高温固化-电镀-切筋-测试-分选-激光打标-包装，等十二道工艺流程。

三、半导体封装分类
（1）按照不同的分类标准分类，按封装材料分：金属封装，塑料封装，陶瓷封装。
a.金属封装：用于军工，航天技术，成本高，无商业化产品。
b.陶瓷封装：用于军工，有少量民品。
c.塑料封装：成本低，工艺简单，适用于大批量商业化生产。
（2）以 PCB板的连接方式分： PHT (通孔型)封装， SMT (表面贴装型)封装。
（3）根据包装的形状来划分： SOP, SOIC, TSOP, QFN, TQFP, BGA, CSP等等。

三、常用半导体封装说明
（1）SOP封装
Sop是英文 Small OutlinePackage的简称，即小型封装。菲利浦公司于1968~1969年研制成功的 SOP封装技术，后来逐步衍生出 SOJ (J型引脚小外形封装)、 TSOP (薄型小外形封装)、 VSOP (极小外形封装)、 SSOP (缩小型 SOP)、 TSSOP (薄型缩小型 SOP)和 SOT (小型晶体管封装)、SOIC（小外形集成电路）等。
（2）TSOP封装
TSOP是英文 ThinSmallOutlinePackage的简称，它是一种小型薄型封装。TSOP存储器封装技术的一个典型特点是在封装芯片周围加引脚，适用于在 SMT技术(表面安装技术)的 PCB (印刷电路板)上安装电线。在 TSOP封装的外形尺寸上，寄生参数(电流变化大，引起输出电压波动)减小，适用于高频场合，操作简单，可靠性高。
（3）BGA封装
BGA是英文 Ball GridArray Package的简称，也就是球栅阵列封装。随着上世纪90年代技术的进步，芯片集成度的不断提高， I/O管脚数量急剧增加，功耗也随之增加，集成电路封装技术要求也越来越严格。BGA封装开始用于生产，以适应其发展的需要。使用 BGA技术封装的存储器，在体积不变的情况下，可将存储器容量提高两至三倍， BGA比 TSOP具有更小的体积。良好的散热性和电气性。采用 BGA封装技术，极大地提高了每平方英寸的存储容量。使用了 BGA封装技术的存储器产品，在同等容量下，体积仅为 TSOP封装的三分之一；此外，与传统 TSOP封装相比， BGA封装具有更快、更高效的散热方式。
BGA封装具有以下特点
①I/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。
②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。
③信号传输延迟小，适应频率大大提高。
④组装可用共面焊接，可靠性大大提高。
（4）TQFP封装
TQFP是英文 thinquadflatpackage的简称，即薄塑料封口，四角平封口。四边平包(TQFP)工艺可以有效地利用线路板的空间，从而减少了对线路板空间尺寸的要求。这种封装方法减小了高度和体积，非常适用于 PCMCIA卡和网络设备等对空间有要求的应用。基本上所有 CPLD/FPGA ALTERA都有 TQFP封装。
（5）CSP封装
随着电子产品个性化、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封装具有以下特点
①满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。
②芯片面积与封装面积之间的比值很小。
③极大地缩短延迟时间。

以上内容主要介绍半导体封装技术讲述。

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