Công nghệ PCB - Công nghệ đóng gói chip CPU và phương pháp đóng gói

Công nghệ đóng gói chip CPU được chia thành gói nhúng, gói QFP, gói PFP, gói PGA, gói BGA, v.v.

Hình thức đóng gói CPU: đóng gói OPGA, đóng gói MPGA, đóng gói CPGA, đóng gói FC-PGA, đóng gói FC-pga2, đóng gói Ooi, đóng gói PPGA, đóng gói s.e.c.c., đóng gói s.e.c.2, đóng gói s.e.p., đóng gói PLGA, đóng gói cupga, v.v.

Giải thích về công nghệ đóng gói CPU

Đóng gói DIP (đóng gói hai cột thẳng):

Còn được gọi là công nghệ đóng gói hai cột thẳng, nó đề cập đến các chip mạch tích hợp được đóng gói dưới dạng hai cột thẳng. Hầu hết các mạch tích hợp vừa và nhỏ đều ở dạng đóng gói này, với số lượng pin thường không vượt quá 100. Chip CPU đóng gói dip có hai hàng chân và cần được cắm vào ổ cắm chip có cấu trúc dip. Tất nhiên, nó cũng có thể được chèn trực tiếp vào bảng mạch với cùng một số lỗ hàn và sắp xếp hình học để hàn. Khi chip đóng gói dip được cắm từ ổ cắm chip, cần đặc biệt chú ý để tránh làm hỏng chân. Các hình thức cấu trúc bao bì ngâm tẩm bao gồm: nhiều lớp gốm hai cột nhúng trực tiếp, một lớp gốm hai cột nhúng trực tiếp, nhúng khung chì (bao gồm cả con dấu gốm thủy tinh, cấu trúc bao bì nhựa, gói gốm thủy tinh điểm nóng chảy thấp), v.v.

Tính năng đóng gói ngâm tẩm:

1. Thích hợp cho hàn đục lỗ trên PCB (bảng mạch in), hoạt động dễ dàng.

2. Tỷ lệ diện tích chip và diện tích gói là lớn, và khối lượng cũng lớn.

Các CPU ban đầu như 4004, 8008, 8086, 8088, v.v. được đóng gói trong gói dip và có thể được cắm vào khe cắm trên bo mạch chủ hoặc hàn vào bo mạch chủ bằng hai hàng chân.

Gói QFP:

Công nghệ này có nghĩa là công nghệ đóng gói phẳng vuông trong tiếng Trung Quốc. Khoảng cách giữa các chân chip CPU đạt được thông qua công nghệ này là rất nhỏ và các chân rất mỏng. Hình thức đóng gói này thường được sử dụng cho các mạch tích hợp quy mô lớn hoặc siêu lớn, với số lượng pin thường trên 100.

Tính năng đóng gói QFP:

Công nghệ này dễ vận hành và đáng tin cậy khi đóng gói CPU; Ngoài ra, kích thước gói nhỏ và các thông số ký sinh giảm, thích hợp cho các ứng dụng tần số cao; Công nghệ này chủ yếu thích hợp để lắp đặt và định tuyến trên PCB bằng công nghệ gắn trên bề mặt SMT.

Gói PFP:

Tên tiếng Anh đầy đủ của công nghệ này là bao bì nhựa phẳng, có nghĩa là bao bì nhựa phẳng trong tiếng Trung Quốc. Các chip được đóng gói bằng công nghệ này cũng phải được hàn với bo mạch chủ thông qua công nghệ SMD. Chip được cài đặt với SMD không phải đục lỗ trên bo mạch chủ. Thông thường, bo mạch chủ có một pad thiết kế với pin tương ứng trên bề mặt. Căn chỉnh mỗi chân của chip với pad tương ứng để đạt được hàn với bo mạch chủ. Các chip được hàn theo cách này rất khó tháo rời mà không có các công cụ đặc biệt. Kỹ thuật này về cơ bản tương tự như kỹ thuật QFP đã đề cập ở trên, nhưng hình dạng gói khác nhau.

Gói PGA:

Kỹ thuật này còn được gọi là kỹ thuật đóng gói mảng chân gốm. Chip được đóng gói bởi công nghệ này có nhiều chân mảng vuông bên trong và bên ngoài. Mỗi pin mảng vuông được sắp xếp theo khoảng cách xung quanh chip, có thể được bao quanh bởi 2~5 vòng tròn tùy thuộc vào số lượng pin. Khi cài đặt, cắm chip vào ổ cắm PGA đặc biệt. Để làm cho việc lắp đặt và tháo gỡ CPU thuận tiện hơn, ổ cắm zifcpu xuất hiện trong chip 486, được thiết kế đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu lắp đặt và tháo gỡ CPU của gói PGA. Công nghệ này thường được sử dụng trong các trường hợp hoạt động cắm và rút thường xuyên.

Đóng gói BGA:

Công nghệ BGA (Ball Grid Array Packing) là công nghệ đóng gói cho mảng Ball Grid. Sự xuất hiện của công nghệ này đã trở thành một lựa chọn tốt cho các gói đa pin, hiệu suất cao, mật độ cao như CPU, bo mạch chủ bắc nam. Tuy nhiên, gói BGA chiếm một diện tích lớn của chất nền. Trong khi số lượng chân I/O của công nghệ này tăng lên, khoảng cách giữa các chân lớn hơn nhiều so với QFP, dẫn đến tỷ lệ lắp ráp tốt hơn. Ngoài ra, công nghệ này sử dụng hàn chip sụp đổ có thể cải thiện hiệu suất nhiệt điện của nó. Ngoài ra, công nghệ này có thể được lắp ráp bằng hàn chung, có thể cải thiện đáng kể độ tin cậy của gói; Các CPU đóng gói đạt được thông qua công nghệ này có độ trễ truyền tín hiệu nhỏ hơn và có thể cải thiện đáng kể tần số thích ứng.

Tính năng đóng gói BGA:

1. Mặc dù số lượng chân I/O tăng lên, khoảng cách giữa các chân lớn hơn nhiều so với gói QFP, do đó tăng sản lượng

2. Mặc dù tiêu thụ điện năng của BGA tăng, hiệu suất nhiệt điện có thể được cải thiện do phương pháp hàn chip sụp đổ có kiểm soát

3. Độ trễ truyền tín hiệu nhỏ, tần số thích ứng được cải thiện đáng kể

4. Nó có thể được lắp ráp với hàn chung, độ tin cậy được cải thiện đáng kể

Các hình thức đóng gói phổ biến hiện nay

Gói OPGA (mảng sườn núi hữu cơ)

Chất nền cho gói này là sợi thủy tinh, tương tự như vật liệu trên bảng mạch in. Phương pháp đóng gói này có thể làm giảm trở kháng và chi phí đóng gói. Gói OPGA có thể cải thiện nguồn điện và lọc sự lộn xộn hiện tại của lõi bằng cách thu hẹp khoảng cách giữa điện dung bên ngoài và lõi bộ xử lý. Hầu hết CPU dòng athlonxp của AMD sử dụng gói này.

Gói MPGA

MPGA, gói microPGA, chỉ được chấp nhận bởi một số ít các sản phẩm như AMD Athlon64 và Intel Xeon (Xeon) dòng CPU, hầu hết trong số đó là sản phẩm tuyệt vời và là một hình thức đóng gói tiên tiến.

Gói CPGA

CPGA, còn được gọi là bao bì gốm, được gọi đầy đủ là ceramicpga. Nó chủ yếu được sử dụng trong nhân Thunderbird và bộ xử lý Athlon cho nhân "Palomino".

Bao bì FC-PGA

Gói FC-PGA là viết tắt của Reverse Chip Pins Grid Array. Gói này đã cắm pin vào ổ cắm. Các chip này bị đảo ngược để lõi hoặc bộ xử lý tạo nên chip máy tính một phần tiếp xúc với phần trên của bộ xử lý. Bằng cách tiếp xúc với chip, dung dịch nhiệt có thể được áp dụng trực tiếp vào chip, cho phép làm mát chip hiệu quả hơn. Để cải thiện hiệu suất của gói bằng cách cô lập tín hiệu nguồn và tín hiệu nối đất, bộ xử lý FC-PGA đã lắp đặt các tụ điện tách biệt và điện trở trong khu vực đặt tụ điện (trung tâm xử lý) ở dưới cùng của bộ xử lý. Các chân ở dưới cùng của chip là răng cưa. Ngoài ra, các chân được sắp xếp sao cho bộ xử lý chỉ có thể cắm vào ổ cắm theo một cách. Gói FC-PGA được sử dụng trên các bộ xử lý Pentium III và Intel Celeron, cả hai đều sử dụng 370 chân.

Gói Fc-pga2

Gói fc-pga2 tương tự như loại gói fc-PGA, ngoại trừ các bộ xử lý này cũng có bộ tản nhiệt tích hợp (IHS). Trong quá trình sản xuất, bộ tản nhiệt tích hợp được gắn trực tiếp trên chip xử lý. Do IHS có tiếp xúc nhiệt tốt với lõi và cung cấp diện tích bề mặt lớn hơn để tản nhiệt tốt hơn, dẫn nhiệt được tăng lên đáng kể. Gói fc-pga2 được sử dụng cho các bộ xử lý Pentium III và Intel Celeron (370 chân) và Pentium 4 (478 chân).

Gói OOI

Ooi là viết tắt của Olga. Olga là viết tắt của Substrate Grid Array. Chip Olga cũng có thiết kế chip đảo ngược, trong đó bộ xử lý được gắn vào chất nền để đạt được tính toàn vẹn tín hiệu tốt hơn, tản nhiệt hiệu quả hơn và giảm cảm giác tự động. Một bộ tản nhiệt tích hợp (IHS) được lắp đặt để giúp truyền nhiệt đến đúng bộ tản nhiệt. Ooi được sử dụng trong bộ xử lý Pentium 4 và nó có 423 chân.

Gói PPGA

Tên đầy đủ của PPGA trong tiếng Anh là "plastic pingridarray", viết tắt của Plastic Needle Grid Array. Pin của các bộ xử lý này được cắm vào ổ cắm. Để cải thiện độ dẫn nhiệt, PPGA sử dụng bộ tản nhiệt đồng mạ niken trên đầu bộ xử lý. Các chân ở dưới cùng của chip là răng cưa. Ngoài ra, các chân được sắp xếp sao cho bộ xử lý chỉ có thể cắm vào ổ cắm theo một cách.

Gói S.E.C.C

"S.E.C.C." là viết tắt của "Single Side Contact Box", viết tắt của "Single Side Contact Box". Để kết nối với bo mạch chủ, cắm bộ xử lý ** vào khe cắm. Thay vì sử dụng pin, nó sử dụng tiếp xúc "ngón tay vàng" mà bộ xử lý sử dụng để truyền tín hiệu. Phần trên của hộp S.E.C. được phủ một lớp vỏ kim loại.

Mặt sau của hộp thẻ là một lớp phủ vật liệu nhiệt hoạt động như một bộ tản nhiệt. S. Bên trong e.c.c., hầu hết các bộ vi xử lý có một bảng mạch in được gọi là ma trận, kết nối bộ vi xử lý, bộ nhớ cache L2 và mạch đầu cuối bus. Gói S.e.c.c. được sử dụng cho các bộ xử lý Intel Pentium II với 242 điểm tiếp xúc và các bộ xử lý Pentium II Xeon và Pentium III Xeon với 330 điểm tiếp xúc.

Gói S.E.C.2

Bao bì S.E.C.2 tương tự như bao bì S.E.C.C. ngoại trừ S.E.C.C.2 sử dụng ít bao bì bảo vệ hơn và không có lớp phủ dẫn nhiệt. Gói S.S.E.C.2 được sử dụng trong một số phiên bản mới hơn của bộ xử lý Pentium II và Pentium III (242 điểm tiếp xúc).

Gói S.E.P

"S.E.P." là viết tắt của "Single Edge Processor", viết tắt của "Single Edge Processor". Gói E.P. tương tự như gói "S.E.C.C." hoặc "S.E.C.2". Nó cũng được chèn vào khe ở một bên và chạm vào khe bằng ngón tay vàng. Tuy nhiên, nó không có vỏ bọc được đóng gói đầy đủ và mạch backboard có thể được nhìn thấy từ dưới cùng của bộ xử lý - gói "S.E.P." đã được áp dụng cho bộ xử lý Intel Celeron 242 Goldfinger trước đó.

Gói PLGA

PLGA là viết tắt của Plastic Plate Grille Array, hay còn gọi là Plastic Mat Grille Array Packing. Do không sử dụng pin, thay vào đó sử dụng giao diện chấm nhỏ, gói PLGA rõ ràng có khối lượng nhỏ hơn, tổn thất truyền tín hiệu ít hơn và chi phí sản xuất thấp hơn so với gói fc-pga2 trước đó, có thể cải thiện hiệu quả cường độ và tần số tín hiệu của bộ xử lý, tăng năng suất sản xuất bộ xử lý và giảm chi phí sản xuất. Hiện tại, bộ vi xử lý Intel Socket 775 đang sử dụng gói này.

Đóng gói CuPGAA

CuPGA là viết tắt của cụm từ Covered Ceramic Packed Grid Array, hay còn gọi là Covered Ceramic Grid Array. Sự khác biệt lớn nhất giữa nó và gói gốm thông thường là việc bổ sung nắp trên có thể cung cấp hiệu suất tản nhiệt tốt hơn và bảo vệ lõi CPU khỏi bị hư hại. Hiện tại, dòng CPU AMD64 sử dụng gói này.