隨著光電、微電制造工藝技術的飛速發展,電子產品始終在朝著更小、更輕、更便宜的方向發展,因此芯片元件的封裝形式也不斷得到改進。芯片的封裝技術多種多樣,有DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、CSP等等,種類不下三十種,經歷了從DIP、TSOP到BGA的發展歷程。芯片的封裝技術已經歷了幾代的變革,性能日益先進,芯片面積與封裝面積之比越來越接近,適用頻率越來越高,耐溫性能越來越好,以及引腳數增多,引腳間距減小,重量減小,可靠性提高,使用更加方便。
DIP封裝:上個世紀的70年代,芯片封裝基本都采用DIP(Dual ln-line Package,雙列直插式封裝)封裝,此封裝形式在當時具有適合PCB(印刷電路板)穿孔安裝,布線和操作較為方便等特點。DIP封裝的結構形式多種多樣,包括多層陶瓷雙列直插式DIP,單層陶瓷雙列直插式DIP,引線框架式DIP等。但DIP封裝形式封裝效率是很低的,其芯片面積和封裝面積之比為1:1.86,這樣封裝產品的面積較大,理想狀態下芯片面積和封裝面積之比為1:1將是最好的,但這是無法實現的,除非不進行封裝,但隨著封裝技術的發展,這個比值日益接近,現在已經有了1:1.14的封裝技術。
TSOP封裝:到了上個世紀80年代,芯片的封裝技術TSOP出現,得到了業界廣泛的認可。TSOP是“Thin Small Outline Package”的縮寫,意思是薄型小尺寸封裝。采用SMT技術(表面安裝技術)直接附著在PCB板的表面。TSOP封裝外形尺寸時,寄生參數(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動) 減小,適合高頻應用,操作比較方便,可靠性也比較高。同時TSOP封裝具有成品率高,價格便宜等優點,因此得到了極為廣泛的應用。
BGA封裝:20世紀90年代隨著技術的進步,芯片集成度不斷提高,I/O引腳數急劇增加,功耗也隨之增大,對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發展的需要,BGA封裝開始被應用於生產。BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫,即球柵陣列封裝。
BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了,但引腳間距並沒有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術有所減少;寄生參數減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;組裝可用***面焊接,可靠性高。
CSP封裝:CSP(Chip Scale Package),是芯片級封裝的意思。CSP封裝最新壹代的芯片封裝技術,其技術性能又有了新的提升。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1:1.14,已經相當接近1:1的理想情況,絕對尺寸也僅有32平方毫米,約為普通的BGA的1/3,僅僅相當於TSOP內存芯片面積的1/6。與BGA封裝相比,同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高三倍。
CSP封裝片的中心引腳形式有效地縮短了信號的傳導距離,其衰減隨之減少,芯片的抗幹擾、抗噪性能也能得到大幅提升。在CSP的封裝方式中,芯片是通過壹個個錫球焊接在PCB板上,由於焊點和PCB板的接觸面積較大,所以芯片在運行中所產生的熱量可以很容易地傳導到PCB板上並散發出去。CSP封裝可以從背面散熱,且熱效率良好,CSP的熱阻為35℃/W,而TSOP熱阻40℃/W。