cof线路图详解,cof焊接流程

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-04-05 05:46:33

常见的芯片电学互连有三种方式,分别是引线键合,载带自动焊和倒装焊。通常,TAB 和FC 虽然互连的电学性能要比好,但是都需要额外的设备。因此,对于 I/O 数目较少的芯片,TAB 和 FC 成本很高,另外,在 3D 封装中, 由于芯片堆叠,堆叠的芯片不能都倒扣在封装体上,只能通过 WB 与封装体之间进行互连。基于这些原因,到目前为止,WB 一直是芯片互连的主流技术, 在芯片电学互连中占据非常重要的地位。

1.3.2. 半导体封装的典型封装工艺简介

依据封装管脚的排布方式、芯片与 PCB 板连接方式以及发展的时间先后顺序, 半导体封装可划分为 PTH 封装(Pin-Through-Hole) 和 SMT 封装(Surface-Mount-Technology)二大类,即通常所称的插孔式(或通孔式) 和表面贴装式。

1. 针脚插装技术(PTH)

针脚插装封装,顾名思义即在芯片与目标板的连接过程中使用插装方式, 古老而经典 DIP 封装即属于该种封装形式。在早期集成电路中由于芯片集成度不高,芯片工作所需的输入/输出管脚数较少,所以多采用该种封装形式。DIP 封装有两种衍生封装形式,即为:SIP 和 ZIP,只是为适应不同的应用领域,对传统 DIP 封装在封装壳管脚排布和形状上略有改进。

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2. 表面贴装封装(SMT)

PTH 封装在机械连接强度上的优势毋庸质疑,但同时也带来一些负面效应。PTH 封装中使用的贯通孔将大量占用 PCB 板有效布线面积,因此目前主流的 PCB 板设计中多使用表面贴片封装。

表面贴片封装有很多种类,常用的封装形式有:

◼ 小型塑封晶体管(Small Outline Transistor,SOT)

◼ 小引出线封装(Small Outline Package,SOP)

◼ 四方扁平无引线封装(Quad Flat No-lead Package,QFN)

◼ 薄小缩小外形封装(Thin Small Shrink Outline Package,TSSOP)

◼ 方型扁平式封装(Quad Flat Package,QFP)

◼ 方形扁平无引脚封装(QFN)

从 SOT 到 QFN,芯片封装壳支持的管脚数越来越多,芯片封装壳的管角间距越来越小。

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表面贴片封装方式的优点在于芯片封装的尺寸大大下降,芯片封装的管脚密度大大提升,与 PTH 封装具有相同管脚数量时,表面贴片封装的封装尺寸将远小于 PTH 封装。表面贴片封装只占用PCB 板表层布线空间,在使用多层布线工艺时,封装占用的有效布线面积大大下降,可以大大提高 PCB 板布线密度和利用率。

3. BGA

封装伴随着芯片集成度不断提高,为使芯片实现更复杂的功能,芯片所需的输入/输出管脚数量也进一步提升,面对日趋增长的管脚数量和日趋下降的芯片封装尺寸,微电子封装提出了一种新的封装形式BGA 封装。

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BGA 封装的底部按照矩阵方式制作引脚,引脚的形状为球形,在封装壳的正面装配芯片,有时也会将 BGA 芯片与球形管脚放在基板的同一侧。BGA 封装是大规模集成电路的一种常用封装形式。BGA 封装按照封装壳基板材质的不同,可分为三类:塑料 BGA、陶瓷 BGA、载带 BGA。

BGA 封装具有以下共同特点:

1) 芯片封装的失效率较低;

2) 提升器件管脚数量与封装壳尺寸的比率,减小了基板面积;

3) 管脚共面较好,减少管脚共面损害带来的焊接不良;

4) BGA 引脚为焊料值球,不存在引脚变形问题;

5) BGA 封装引脚较短,输入/输出信号链路大大缩短,减少了因管脚长度引入的电阻/电容/电感效应,改善了封装壳的寄生参数;

6) BGA 球栅阵列与 PCB 板接触点较多,接触面积较大,有利于芯片散热,BGA 封装有利提高封装的封装密度。

BGA 封装使用矩阵形式的管脚排列,相对于传统的贴片封装,在相同管脚数量下,BGA 封装的封装尺寸可以做的更小,同时也更节省 PCB 板的布线面积。

4. 芯片级(CSP)封装技术

1) CSP 定义

根据 J-STD-012 标准的定义,CSP 是指封装尺不超过裸芯片 1.2 倍的一种先进的封装形式。一般认为 CSP 技术是在对现有的芯片封装技术,尤其是对成熟的 BGA 封装技术做进一步技术提升的过程中,不断将各种封装尺寸进一步小型化而产生的一种封装技术。

CSP 技术可以确保超大规模集成电路在高性能、高可靠性的前提下,以最低廉的成本实现封装的尺寸最接近裸芯片尺寸。与 QFP 封装相比,CSP 封装尺寸小于管脚间距为 0.5mm 的 QFP 封装的 1/10;与 BGA 封装相比,CSP 封装尺寸约为 BGA 封装的 1/3。

当封装尺寸固定时,若想进一步提升管脚数,则需缩小管脚间距。受制于现有工艺,不同封装形式存在工艺极限值。如 BGA 封装矩阵式值球最高可达 1000 个,但 CSP 封装可支持超出 2000 的管脚。

CSP 的主要结构有内芯芯片、互连层、焊球(或凸点、焊柱)、保护层等几大部分,芯片与封装壳是在互连层实现机械连接和电性连接。其中,互连层是通过载带自动焊接或引线键合、倒装芯片等方法,来实现芯片与焊球之间的内部连接,是 CSP 关键组成部分。

目前有多种符合 CSP 定义的封装结构形式,其特点有:

1) CSP 的芯片面积与封装面积之比与 1:1 的理想状况非常接近,绝对尺寸为 32mm2,相当于 BGA 的三分之一和 TSOP 的六分之一,即 CSP 可将内存容量提高 3~6 倍之多。

2) 测试结果显示,CSP 可使芯片 88.4的工作热量传导至 PCB,热阻为 35℃/W- 1,而 TSOP 仅能传导总热量的 71.3,热阻为 40℃/W- 1。

3) CSP 所采用的中心球形引脚形式能有效地缩短信号的传导距离,信号衰减也随之减少,芯片的抗干扰、抗噪性能更强,存取时间比 BGA 减少 15~ 20 ,完全能适应 DDRⅡ,DRDRAM 等超高频率内存芯片的实际需要。

4) CSP 可容易地制造出超过 1000 根信号引脚数,即使最复杂的内存芯片都能封装,在引脚数相同的情况下,CSP 的组装远比 BGA 容易。CSP 还可进行全面老化、筛选、测试,且操作、修整方便,能获得真正的 KGD(Known GoodDie 已知合格芯片)芯片。

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