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【经验学习】SMT电子制造业常见集成电路IC封装基础知识

什么是集成电路?库存电子元件

集成电路(IntegratedCircuit),简称IC,是一种微型电子器件或部件,指采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。

集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路),当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。随着集成电路的发展,其结构功能越发多样化,作为集成电路的基础而重要的部分---封装技术也随之发展。


封装的发展和趋势

从六十年代的金属插装,如:TO封装,到七十年代的双列直插的封装,如:DIP封装,到八十年代的SMT(SurfaceMountTechnology表面贴装技术)封装,如:SOP,PLCC,QFP,以及到九十年代的面阵列封装,如:BGA等,再到目前的系统级封装,如:CSP,SIP等。封装的发展经历了三次重大的革新:第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装,极大地提高了印刷电路板上的组装密度;第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现,它不但满足了市场高引脚的需求,而且大大地改善了半导体器件的性能;晶片级封装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物,其目的就是将封装减到最小。


我们也不难看出封装的发展趋势是不断朝着“短小轻薄”的方向发展:

短。引脚要尽量短以减少延迟,引脚间距尽量远,以保证互不干扰,提高性能。

小。芯片与封装面积之比,尽量接近1:1,提高封装效率。

轻。轻量化便于运输。

薄。基什么是封装?


封装的英文名是Package,指代工厂(Foundry)生产出来的集成电路裸片(Die)放在一块起到承载作用的基板上,把管脚引出来,然后固定包装成为一个整体。

以DIP封装为例:晶圆上划出的裸片(Die),经过测试合格后,将其紧贴安放在起承托固定作用的基底上(基底上还有一层散热良好的材料),再用多根金属线把Die上的金属接触点,跟外部的管脚通过焊接连接起来,然后埋入树脂,用塑料管壳密封起来,形成芯片整体。

封装的材质最早是金属,然后是陶瓷,最后是塑料。据行业统计,金属封装占6-7%,陶瓷封装占1-2%,塑料封装占90%以上。金属和陶瓷封装多半用于严苛的环境,如:军工,航天等领域,而且封装是以“空封”,即封装与芯片不接触。


封装的作用

封装不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用,而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过PCB(PrintCircuitBoard印刷电路板)上的导线与其他器件相连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片的材料是Si,在空气中氧化形成二氧化硅,所以必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。简而言之,封装的作用:1.物理保护。2.电器连接。3.标准规格化。散热的要求,封装越薄越好。

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