電子產(chǎn)品制造工藝電子教案第2章從工藝角度選擇和檢測(cè)電子元器件（十一）

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題（課時(shí)）

從工藝角度選擇和檢測(cè)電子元器件（十一）(第25-26課時(shí))

授課班級(jí)14高職電信授課時(shí)間2022-10-24授課地點(diǎn)3#305課課

型新授課教學(xué)目標(biāo)1.了解集成電路的命名及相關(guān)材料；2.了解封裝比的相關(guān)學(xué)識(shí)；3.了解集成電路高密度封裝主流形式；教學(xué)重點(diǎn)

封裝比的相關(guān)學(xué)識(shí)；

教學(xué)難點(diǎn)

集成電路高密度封裝主流形式；教學(xué)資源多媒體教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)一、引入新課

上節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了機(jī)電元件的相關(guān)內(nèi)容，我們今天將要學(xué)習(xí)集成電路的相關(guān)內(nèi)容。

二、新課講解

八）

集成電路（通常稱為ICintegratedcircuit）

含義：集成電路是利用半導(dǎo)體工藝或厚膜、薄膜工藝，將電阻、電容、二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等元器件按照設(shè)計(jì)要求連接起來(lái)，制作在同一片硅片上，成為具有特定功能的電路。

這種器件打破了電路的傳統(tǒng)概念，實(shí)現(xiàn)了材料、元器件、電路的三位一體，與分開元器件組成的電路相比，具有體積小、功耗低、性能好、重量輕、穩(wěn)當(dāng)性高、本金低等大量?jī)?yōu)點(diǎn)。

1.集成電路的型號(hào)與命名在國(guó)內(nèi)，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路的型號(hào)命名由五片面組成。

2.集成電路的封裝材料集成電路的封裝，按材料根本分為金屬、陶瓷、塑料三類，按電極引腳分為通孔插裝式及外觀安裝式兩類。

（1）金屬封裝金屬封裝散熱性好，電磁屏蔽好，穩(wěn)當(dāng)性高，，但安裝不夠

分析講解

理解記憶

便當(dāng)，本金較高。這種封裝形式常見于高精度集成電路或大功率器件。符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的金屬封裝有T型和K型兩種。

（2）陶瓷封裝采用陶瓷封裝的集成電路導(dǎo)熱好且耐高溫，但本金比塑料封裝高，所以一般都是高檔芯片。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的陶瓷封裝集成電路可分為扁平型【W(wǎng)型】和雙列直插型【D型】?jī)煞N。

（3）塑料封裝這是最常見到的封裝形式，最大特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)樸、本金低，因而被廣泛使用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的塑料封裝的形式，可分為扁平型（B型）和直插型（D型）兩種。

（4）集成電路的引腳分布和計(jì)數(shù)集成電路是多引腳器件，在電路原理圖上，引腳的位置可以根據(jù)信號(hào)的流向擺放，但在電路板上安裝芯片，就務(wù)必嚴(yán)格按照引腳的分布位置和計(jì)數(shù)方向插裝。

集成電路的外觀一般都有引腳計(jì)數(shù)起始標(biāo)志：

3.封裝比的概念幾十年來(lái)，世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展一向遵循著摩爾定律--每隔18個(gè)月，大規(guī)模集成電路的制造技術(shù)就會(huì)發(fā)生這樣的變化：每平方英寸面積上集成的晶體管數(shù)目將增加一倍，同時(shí)本金會(huì)下降一半。

衡量集成電路制造技術(shù)的先進(jìn)性，除了集成度（門數(shù)、最大I/O數(shù)量）、電路技術(shù)、特征尺寸、電氣性能（時(shí)鐘頻率、工作電壓、功耗）外，還有集成電路的封裝。

所謂集成電路的封裝，是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、養(yǎng)護(hù)芯片和鞏固電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部與外部電路的橋梁芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制電路板上的導(dǎo)線與其他元器件建立連接。

評(píng)價(jià)集成電路封裝技術(shù)的優(yōu)劣，一個(gè)重要指標(biāo)是封裝比

封裝比=芯片面積/封裝面積這個(gè)比值越接近1越好。在如下圖的集成電路封裝示意圖里，芯片面積一般很小，而封裝面積那么受到引腳間距的限制，難以進(jìn)一步縮小。

集成電路的封裝技術(shù)已體驗(yàn)經(jīng)了好幾代變遷，從DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，芯片的封裝比越來(lái)越接近1，引腳數(shù)目增多，引腳間距減小，芯片重量減輕，功耗降低，技術(shù)指標(biāo)、工作頻率、耐溫性能、穩(wěn)當(dāng)性和適用性都取得了巨大的進(jìn)步。

4.集成電路高密度封裝主流形式雙列直插封裝（DIP）和單列直插封裝（SIP）是20世紀(jì)70年頭開頭流行的集成電路封裝形式。

SMT集成電路的封裝形式1.SO封裝

引線對(duì)比少的小規(guī)模集成電路大多采用這種小型封裝。SO封裝又分為幾種，芯片寬度小于0.15in，電極引腳數(shù)

講解，并提問

回復(fù)老師所提問題

目對(duì)比少的(一般在8～40腳之間)，叫做SOP封裝；寬度在0.25in以上，電極引腳數(shù)目在44以上的，叫做SOL封裝，這種芯片常見于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)。芯片寬度在0.6in以上，電極引腳數(shù)目在44以上的，叫做SOW封裝。有些SOP封裝采用小型化或薄型化封裝，分別叫做SSOP封裝和TSOP封裝。大多數(shù)SO封裝的引腳采用翼形電極，也有一些存儲(chǔ)器采用J形電極（稱為SOJ），有利于在插座上擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。SO封裝的引腳間距有1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm幾種。

2.QFP封裝

QFP為四側(cè)引腳扁平封裝，是SMT集成電路主要封裝形式之一，引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈翼(L)型?；挠刑沾?、金屬和塑料三種，塑料封裝占絕大片面。當(dāng)沒有更加表示出材料時(shí)，多數(shù)處境為塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引腳LSI封裝。不僅用于微處理器，門陣列等數(shù)字規(guī)律LSI電路，而且也用于VTR信號(hào)處理、音響信號(hào)處理等模擬LSI電路。引腳中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多種規(guī)格，引腳間距最小極限是0.3mm，最大是1.27mm。0.65mm中心距規(guī)格中最多引腳數(shù)為304。

為了防止引腳變形，現(xiàn)已展現(xiàn)了幾種提升的QFP品種。如封裝的四個(gè)角帶有樹指緩沖墊（角耳）的BQFP，它是在封裝本體的四個(gè)角設(shè)置突起，以防止在輸送或操作過程中引腳發(fā)生彎曲變形。

3.PLCC封裝

PLCC是集成電路的有引腳塑封芯片載體封裝，它的引腳向內(nèi)鉤回，叫作鉤形(J形)電極，電極引腳數(shù)目為16～84個(gè)，間距為1.27mm。PLCC封裝的集成電路大多是可編程的存儲(chǔ)器。芯片可以安裝在專用的插座上，輕易取下來(lái)對(duì)其中的數(shù)據(jù)舉行改寫；為了裁減插座的本金，PLCC芯片也可以直接焊接在電路板上，但用手工焊接對(duì)比困難。

PLCC的形狀有方形和矩形兩種，矩形引線數(shù)分別為18、22、28、32條；方形引線數(shù)為16、20、24、28、44、52、68、84、100、124、156條。PLCC占用籠罩面積小，引線強(qiáng)度大，不易變形、共面性好。

4.LCCC封裝

LCCC是陶瓷芯片載體封裝的SMD集成電路中沒有引腳的一種封裝；芯片被封裝在陶瓷載體上，形狀有正方形和矩形兩種，無(wú)引線的電極焊端排列在封裝底面上的四邊，電極數(shù)目正方形分別為16、20、24、28、44、52、68、84、100、124和156個(gè)，矩形分別為18、22、28和32個(gè)。引腳間距有1.0mm和1.27mm兩種。

LCCC引出端子的特點(diǎn)是在陶瓷外殼側(cè)面有類似城堡狀的金屬化凹槽和外殼底面鍍金電極相連，供給了較短的信號(hào)通路，電感和電容損耗較低，可用于高頻工作狀態(tài)，如微處理器單元、門陣列和存儲(chǔ)器。

LCCC集成電路的芯片是全密封的，穩(wěn)當(dāng)性高但價(jià)格高，主要用于軍用產(chǎn)品中，并且務(wù)必考慮器件與電路板之間的熱膨脹系數(shù)是否一致的問題。

5.PQFN封裝

PQFN是一種無(wú)引腳封裝，呈正方形或矩形，封裝底部中央位置有一個(gè)大面積袒露焊盤，提高了散熱性能。圍繞大焊盤的封裝外圍四周有實(shí)現(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊盤。由于PQFN封裝不像SOP、QFP等具有翼形引腳，其內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑短，自感系數(shù)及封裝體內(nèi)的布線電阻很低，所以它能供給良好的電性能。由于PQFN具有良好的電性能和熱性能，體積小、重量輕，因此分外適合應(yīng)用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA、DV、智能卡及其他便攜式電子設(shè)備等高密度產(chǎn)品中。

PGA封裝方式是BGA封裝的前身。它是隨著大規(guī)模集成電路、更加是CPU的集成度急速增加而展現(xiàn)的。

6.BGA封裝

BGA封裝即球柵陣列封裝，是將原來(lái)器件PLCC／QFP封裝的J形或翼形電極引腳，變更成球形引腳；把從器件本體四周"單線性'依次引出的電極，變本金體底面之下"全平面'式的格柵陣排列。這樣，既可以疏散引腳間距，又能夠增加引腳數(shù)目。焊球陣列在器件底面可以呈完全分布或片面分布。

Tessera公司在BGA封裝的根基上舉行提升，研制出了稱為BGA封裝的技術(shù)。錫球中心間距為20mil（0.5mm）的BGA集成電路，芯片封裝比達(dá)成1:4，比BGA前進(jìn)了一大步。

7.CSP封裝

CSP為芯片尺寸級(jí)封裝的意思。是BGA進(jìn)一步微型化的產(chǎn)物，做到裸芯片尺寸有多大，封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長(zhǎng)不大于芯片的1.2倍，IC面積只比晶粒（Die）大不超過1.4倍。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1：1.14，已經(jīng)分外接近于1：1的夢(mèng)想處境。

在一致的芯片面積下，CSP所能達(dá)成的引腳數(shù)明顯的要比TSOP、BGA引腳數(shù)多的多。TSOP最多為304根引腳，BGA的引腳極限能達(dá)成600根，而CSP理論上可以達(dá)成1000根。由于如此高度集成的特性，芯片到引腳的距離大大縮短了，線路的阻抗顯著減小，信號(hào)的衰減和干擾大幅降低。CSP封裝也分外的薄，金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2mm，提升了芯片的散熱才能。

8.MCM封裝在還不能實(shí)現(xiàn)把多種芯片集成到單一芯片上、達(dá)成更高的集成度之前，可以將高集成度、高性能、高穩(wěn)當(dāng)?shù)腃SP芯片和專用集成電路芯片組合在高密度的多層互聯(lián)基板上，封裝成為具有各種完整功能的電子組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)。可以把這種封裝方式簡(jiǎn)樸地理解為集成電路的二次集成，所制造的器件叫做多芯片組件（MCM）。

特點(diǎn)：

①集成度高；②MCM封裝的基板有三種類型；③MCM能有效縮小電子整機(jī)和組件產(chǎn)品的尺寸；④穩(wěn)當(dāng)性大大提高。

5.使用集成