半导体芯片封装技能经由多年的发展,本日已有数百种封装类型。
大多数运用将须要更通用的单元件封装用于集成电路和其他元件,如电阻器,电容器,天线等。然而,随着半导体行业开拓出更小,更强大的器件,“系统级封装”(SiP)办理方案正成为首选,所有元件都放在一个单独的封装或模块中。

虽然封装类型可以很随意马虎地分为引线框架,基板或晶圆级封装,但选择适宜您所有哀求的封装要繁芜一些,须要评估和平衡运用需求。要做出精确的选择,您必须理解多个参数的影响,如热需求、功率、连接性、环境条件、PCB组装能力,当然还有本钱。

对付封装类型的评估,以下是一些关键哀求:
运用种别
终极目标运用是决定了封装该如何选择。您的运用是低本钱的消费设备还是高本钱的工业ASIC?它会在酷热的环境中运行吗?您是开拓片上系统,还是将ASIC作为系统中的一个关键组件?这些问题将帮助您决定封装的类型 - 您是否可以利用晶圆级或芯片尺寸封装,或者标准的,更随意马虎得到的BGA或QFN型封装。
高端级:哀求常日与具有大量连接(高引脚输出)的高速,高功率芯片有关。这些器件须要前辈的封装哀求,以知足小焊盘间距,高速旗子暗记和去耦的需求,这可以通过FC-BGA(倒装芯片BGA)或更新的封装(如嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)实现。 )。
中端级:在中档组常日须要封装可以办理热增强和利用本钱效益高的塑料封装技能-常日选择BGA和QFN。该组的最高端是芯片级和晶圆级封装,适用于系统封装或多芯片模块封装。
入门级:包括高容量运用,个中本钱是紧张的驱动器,而不是性能。例如,用于条记本和移动运用的设备常日须要小尺寸的晶片级和芯片尺寸封装。
引脚数和 I/O
在确定封装哀求时,任何设备的输入和输出连接的数量和位置是要考虑的关键成分。
引脚数高:如果您正在探求一个非常高的引脚数,比如1000引脚封装,那么您最好的选择可能是标准的BGA封装,它供应了这样的I/O能力,由于全体封装尺寸可以达到50-60平方毫米。
引脚数低:对付低引脚数,比如50个引脚,您可能选择QFN或WLCSP封装。但是,WLCSP对封装内的散热有限定。在存在发热(例如,快速切换)或须要良好旗子暗记接地的情形下,由于“内置”金属基垫,QFN是更好的封装选择。
布局:另一个参数是I/O的位置。如果I/O位于芯片周围的外围,那么只要芯片和封装焊盘中有足够的表面积,就可以快速,大略和可靠地进行引线键合。如果I/O在不同区域的芯片表面上散布,那么从芯片中央引出的引线难以接通,那么倒装芯片封装可以直接连接到封装的基板上,这常日是多层PCB,不会涌现芯片重叠的问题。
热管理
热管理是优化芯片性能的关键封装成分。例如,BGA封装常日可以供应更低的本钱/改进的热管理办理方案,由于它的大小,由于它有更大的面积可用来散热。就热管理办理方案而言,较小的房地产芯片可能更贵,须要一个外部散热器或其他冷却选项。
BGA封装有两个热垫选项,如导电vias或内置金属基板,可以实现足够的热管理。热增强BGA封装的一些选项可以在其上内置金属帽,从而在IC器件和金属帽之间建立导热路径,从而供应良好的散热。
QFN封装的设计是这样的,他们有一个坚实的金属模具垫作为封装的根本,模具是粘结在一起的。这使得很好的散热从硅模具通过PCB。
热管理是优化芯片性能的关键封装成分。例如,BGA封装由于其尺寸,常日可以在封装内供应更低本钱/改进的热管理办理方案,由于它具有更大的可用于散热的面积。
BGA封装 可选配两个导热垫,例如导电通孔或内置金属底板,可实现充分的热量管理。热增强型BGA封装的一些选择可以在其上构建金属盖,其在IC器件和金属盖之间建立热传导路径,这供应了良好的散热。
QFN封装 的设计使得它们具有固体金属芯片焊盘作为封装的基部,芯片与之结合。这样可以实现从硅芯片到PCB的非常好的散热。
贴片材料 利用导热粘合剂(如Sliver添补的环氧树脂,而不是普通环氧树脂)将芯片粘合到基板上,有助于肃清热量。此外,还有更新的技能,如银烧结技能 - 一种具有高事情温度,高导热性和导电性的互连方法。这些材料常日适用于QFN封装,但由于封装构造的缘故原由,在BGA封装中效果不佳。
芯片尺寸和晶圆级封装 这些封装中的热管理紧张在芯片背面或芯片尺寸封装中在芯片的袒露顶侧完成。
高速旗子暗记/RF
RF,无线和高速数字设计具有影响封装选择的特定哀求。封装内互连的参数效应可显著降落旗子暗记速率和频率。
引线键合与倒装芯片 在RF器件中,关键设计考虑成分涉及电感,电容和电阻,这些成分受进出器件旗子暗记速率的影响。这些问题也影响封装选择,紧张是在倒装芯片和引线键合互连之间。倒装芯片将供应更好的RF性能,并能够以更低的电觉得达更高的频率。另一方面,引线键合可以在每个RF输入或较高频率的输出处添加随机可变电感。
封装布局。在RF频率,旗子暗记沿表面而不是导体传播。因此,组装封装的办法对设备具有主要影响。例如,高速放大器芯片,RF晶体管和二极管常日不能放入“标准”塑料封装中,由于封装材料影响芯片事情的速率。因此,这种芯片该当进入腔QFN或BGA封装。
高频旗子暗记(1GHz及以上)可能哀求互连的布局具有隔离的旗子暗记路径,称为“接地旗子暗记接地”互连。这里对每个旗子暗记I/O的两个接地连接的哀求将影响封装尺寸和布局。
此外,对付高速ASIC,旗子暗记电平和时序将受到它们行进的导体长度的影响。例如,如果您利用的是BGA封装,并且导致一个点的导线较长而导致下一个导线的导线较短,则旗子暗记的时序差异会很大。必须通过更多地考虑封装基板的初始设计以适应高速RF器件来战胜这一点。
BGA衬底介电材料也是RF芯片的关键成分。例如,高性能液体聚合物基板(如Rogers层压板)比标准FR4 PCB材料更适宜用作RF设计用BGA封装的基板。
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