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TECHNOLOGY
集成電路,封裝技術是非常關鍵的一環

一、技術簡介

 封裝也可以說是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼,它不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用,而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此,對于很多集成電路產品而言,封裝技術都是非常關鍵的一環。

 采用的CPU封裝多是用絕緣的塑料或陶瓷材料包裝起來,能起著密封和提高芯片電熱性能的作用。由于現在處理器芯片的內頻越來越高,功能越來越強,引腳數越來越多,封裝的外形也不斷在改變。


二、注意事項

1.芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率,盡量接近1:1

2.引腳要盡量短以減少延遲,引腳間的距離盡量遠,以保證互不干擾,提高性能

3.基于散熱的要求,封裝越薄越好

 作為計算機的重要組成部分,CPU的性能直接影響計算機的整體性能。而CPU制造工藝的最后一步也是最關鍵一步就是CPU的封裝技術,采用不同封裝技術的CPU,在性能上存在較大差距。只有高品質的封裝技術才能生產出完美的CPU產品。


三、主要封裝技術

DIP技術
DIP技術

 DIP封裝(Dual In-line Package),也叫雙列直插式封裝技術,指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片,絕大多數中小規模集成電路均采用這種封裝形式,其引腳數一般不超過100。DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的芯片插座上。當然,也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心,以免損壞管腳。DIP封裝結構形式有: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。


DIP封裝具有以下特點:

1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。

2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。

QFP/PFP技術
QFP/PFP技術

 QFP技術的中文含義叫方型扁[1]平式封裝技術(PLASTIC QUAD FLAT PACKAGE),QFP封裝的芯片引腳。之間距離很小,管腳很細,一般大規模或超大型集 成電路都采用這種封裝形式,引腳數一般在100個以上。同樣也必須采用SMD技術將芯片與主板焊接起來。同樣也必須采用SMD技術將芯片與主板焊接起來。


QFP/PFP封裝具有以下特點:

1.適用于SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。

2.封裝外形尺寸較小,寄生參數減小,適合高頻應用。

3.操作方便,可靠性高。

 4.芯片面積與封裝面積之間的比值較小。INTEL 系列CPU中80286、80386和某 些486主板采用此封裝形式。

PGA技術
PGA技術

 該技術也叫插針網格陣列封裝技術(Ceramic Pin Grid Arrau Package),由這種技術封裝的芯片內外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列,根據管腳數目的多少,可以圍成2~5圈。安裝時,將芯片插入專門的PGA插座。為了使得CPU能夠更方便的安裝和拆卸,從486芯片開始,出現了一種ZIF CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術一般用于插拔操作比較頻繁的場合之下。


PGA封裝具有以下特點:

1.插拔操作更方便,可靠性高;

2.可適應更高的頻率;

3.如采用導熱性良好的陶瓷基板,還可適應高速度、大功率器件要求;

4.由于此封裝具有向外伸出的引腳,一般采用插入式安裝而不宜采用表面安裝;

 5.如用陶瓷基板,價格又相對較高,因此多用于較為特殊的用途。它又分為陳列引腳型和表面貼裝型兩種。


BGA技術
BGA技術

 BGA技術(Ball Grid Array Package)即球柵陣列封裝技術。該技術的出現便成為CPU、主板南、北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝占用基板的面積比較大。雖然該技術的I/O引腳數增多,但引腳之間的距離遠大于QFP,從而提高了組裝成品率。而且該技術采用了可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能。另外該技術的組裝可用共面焊接,從而能大大提高封裝的可靠性;并且由該技術實現的封裝CPU信號傳輸延遲小,適應頻率可以提高很大。


BGA封裝具有以下特點:

1.I/O引腳數雖然增多,但引腳之間的距離遠大于QFP封裝方式,提高了成品率

2.雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善電熱性能

3.信號傳輸延遲小,適應頻率大大提高

4.組裝可用共面焊接,可靠性大大提高

 BGA封裝的不足之處:BGA封裝仍與QFP、PGA一樣,占用基板面積過大;塑料BGA封裝的翹曲問題是其主要缺陷,即錫球的共面性問題。共面性的標準是為了減小翹曲,提高BGA封裝的特性,應研究塑料、粘片膠和基板材料,并使這些材料最佳化。同時由于基板的成本高,而使其價格很高。

SFF技術
SFF技術

 SFF是Small Form Factor的簡稱,英特爾將其稱為小封裝技術。小封裝技術是英特爾在封裝移動處理器過程中采用的一種特殊技術,可以在不影響處理器性能的前提下,將封裝尺寸縮小為普通尺寸的40%左右,從而帶動移動產品內其他組件尺寸一起縮小,最終讓終端產品更加輕薄、小巧、時尚,并且支持更豐富的外觀和材質的設計。