集成電路基板 - 常用集成電路封裝基板原理及功能特點

IC封裝基板是晶片封裝工藝中的關鍵部件，其主要功能是提供晶片的電力連接、保護和支撐，同時也承擔著散熱的作用。 基板不僅是電晶體封裝的載體，而且在保證晶片的效能和可靠性方面起著重要作用。

集成電路封裝基板的主要作用包括以下幾點：

電連接：基板為IC晶片提供電連接，確保晶片與外部電路之間的訊號和電源傳輸。

保護功能：基板通過封裝過程保護晶片免受外部物理和化學環境的影響。 這包括防止灰塵和水分等因素對晶片的腐蝕和損壞。

熱管理：封裝的基板有效地傳導晶片運行過程中產生的熱量，防止效能下降或晶片因過熱而損壞。

1.DIP雙列直插式封裝

它是指以雙列直插式封裝的集成電路晶片。 大多數中小型集成電路（ics）都是以這種形式封裝的，引脚數量通常不超過100個。 DIP封裝中的IC有兩排引脚，需要插入DIP晶片上的插座。 當然，它也可以直接插入具有相同數量的孔和幾何排列的電路板中進行焊接。 浸漬封裝的晶片應小心地從晶片插座中取出，以避免損壞引脚。

封裝具有以下特點：適用於PCB（印刷電路板）穿孔焊接，操作方便。 晶片面積與封裝面積之比大，囙此體積也大。它是一種流行的插塞式封裝，應用範圍包括標準邏輯IC、記憶體和微型電腦電路等。

2.QFP/PFP型封裝

晶片封裝的引脚之間的距離很小，引脚很薄，一般大型或超大型集成電路採用這種封裝形式。以這種形式封裝的晶片必須使用SMD（表面貼裝器件科技）焊接到主機板上。 SMD安裝的晶片不需要在主機板上打孔，通常在主機板表面有一個設計良好的相應引脚焊點。 晶片引脚與相應的焊點對齊，可以焊接主機板。

封裝具有以下特點：適用於SMD表面安裝科技在PCB板上安裝佈線；

成本低，適合中低功耗，適合高頻使用；

操作簡單，可靠性高； 晶片面積與封裝面積之比小；

成熟的密封型，可以採用傳統的加工方法。

現時，QFP/PFP封裝被廣泛使用，許多MCU製造商的A晶片都採用這種封裝。

3.BGA型封裝

隨著集成電路科技的發展，對集成電路封裝基板的要求越來越嚴格。 這是因為包裝科技與產品的功能有關。 當IC的頻率超過100MHZ時，傳統的封裝方法可能會產生所謂的“串擾”現象，而當IC的引脚數大於208引脚時，傳統封裝方法有其困難。

囙此，除了使用QFP封裝外，現時大多數高引脚數晶片都改用BGA（球栅陣列封裝）封裝技術。 封裝具有以下特點：雖然引脚數量新增，但引脚之間的距離遠大於QFP封裝，從而提高了成品的良率。

陣列焊球與基板的接觸面大而短，有利於散熱； 陣列焊球的引脚很短，縮短了訊號的傳輸路徑，降低了引線的電感和電阻。 訊號傳輸延遲小，自我調整頻率大大提高，囙此可以提高電路效能。 裝配可以共面焊接，可靠性大大提高； 適用於MCM封裝，可以實現MCM的高密度和高性能。

4.SO型包裝

類型封裝包括：SOP（小型封裝）、TOSP（薄型小型封裝），SSOP（縮小型SOP）、VSOP（非常小型封裝）和SOIC（小型集成電路封裝）等類似QFP形式的封裝，但僅限於兩側引脚晶片封裝形式。這種類型的封裝是表面貼裝型封裝之一，引脚從封裝兩側引出呈“L”形。 這種封裝的典型特徵是在封裝晶片周圍製作大量引脚，封裝操作方便，可靠性高，是主流封裝方法之一，現時比較常見的是應用於一些存儲類型的IC。

5.QFN封裝類型

是一種無鉛的方形扁平封裝，帶有週邊端子焊盤和晶片焊盤，用於機械和熱完整性暴露。 包裝可以是方形或矩形。 封裝的四個側面都配備了電極觸點。 由於沒有引脚，安裝座比QFP佔用更小的面積和更低的高度。

包裝特點：

表面貼裝封裝，無引脚設計； 無引脚焊盤設計佔用較小的PCB面積；

組件非常薄（<1mm），可以滿足對空間要求嚴格的應用；

阻抗極低，自感，可滿足高速或微波應用；

它具有優异的熱效能，主要是因為底部有大面積的散熱墊； 輕便，適用於可擕式應用。 該包裝的小尺寸可用於可擕式消費電子產品，如筆記型電腦、數位相機、個人數位助理（PDA）、手機和MP3播放機。 從市場角度來看，QFN封裝越來越受到用戶的關注。 考慮到成本和體積因素，QFN封裝將是未來幾年的增長點，發展前景極為樂觀。

6.PLCC包裝類型

它是一種含鉛的塑膠晶片封裝載體。 表面貼裝封裝的引脚從封裝的四個側面引出，形成“D”形，比DIP封裝小得多。 該封裝適用於採用SMT表面安裝科技的PCB安裝和佈線，具有體積小、可靠性高的優點。 對於特殊的引脚晶片封裝，它是一種貼片封裝，這種封裝的引脚在晶片底部向內彎曲，囙此晶片引脚在晶片的俯視圖中不可見。 該晶片的焊接採用回流焊工藝，需要特殊的焊接設備。 在調試過程中取下晶片也很麻煩，現在很少使用。

IC封裝基板生產工藝：

1.基板加工

在生產過程中，首先需要對基材進行清潔和化學處理，以去除表面雜質和氧化物。 此步驟確保基材表面清潔光滑，從而為後續的粘合和連接奠定基礎。

2.粘合介質

接下來，將粘合介質施加到處理過的基材上。 這種介質用於將晶片牢固地附著在基板上，確保晶片和基板之間的良好接觸，這對電力效能至關重要。

3.晶片放置和接合

晶片粘貼後，需要將其粘合到引線上。 該過程通常使用金線將晶片上的引脚連接到基板上的引脚。 金線的使用確保了電力連接的可靠性，並避免了可能的訊號遺失。

4.塑化

粘合完成後，覆蓋晶片及其連接部件進行塑化。 此階段使用環氧樹脂等資料包裹整個組件，以保護內部組件免受外部環境的影響。 這也是確保產品安全性和穩定性的重要一步。

5.肌腱切割成型

密封後，產品經歷肋骨切割和成型過程。 該過程涉及去除多餘的密封材料，並根據設計要求將產品切割成所需的形狀和尺寸。 這一過程至關重要，因為它影響晶片的最終形狀和功能。

6.電力性能測試

最後，所有封裝和模制的晶片都需要進行電力性能測試。 這些測試包括檢查晶片的運行速度、功耗、頻率和其他電力特性，以確保所有產品符合設計標準。 在完成初步測試後，最終測試將確保整個產品在上線前的可靠性。

選擇合適的集成電路封裝基板不僅關乎產品效能和質量，還直接影響生產效率和成本。 囙此，瞭解和掌握各種IC封裝技術對電子工程師來說至關重要。