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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(feng)裝也可以說是指(zhi)安(an)裝半導(dao)(dao)體集成電(dian)路芯片用的(de)(de)外(wai)(wai)殼(ke),它不僅起著安(an)放(fang)、固定、密(mi)封(feng)、保護芯片和增(zeng)強導(dao)(dao)熱性能(neng)的(de)(de)作用,而且(qie)還是溝通(tong)芯片內部世界與外(wai)(wai)部電(dian)路的(de)(de)橋梁——芯片上的(de)(de)接點用導(dao)(dao)線(xian)連接到封(feng)裝外(wai)(wai)殼(ke)的(de)(de)引(yin)腳上,這些引(yin)腳又通(tong)過印刷電(dian)路板上的(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)與其他器件建立連接。因(yin)此,對于很多集成電(dian)路產品而言,封(feng)裝技術都是非常關鍵的(de)(de)一環。

采用的CPU封(feng)裝(zhuang)(zhuang)多(duo)是用絕緣(yuan)的塑料或(huo)陶瓷材(cai)料包裝(zhuang)(zhuang)起來(lai)(lai),能(neng)起著密封(feng)和(he)提高芯片電(dian)熱(re)性能(neng)的作(zuo)用。由(you)于現在(zai)處(chu)理(li)器芯片的內頻越(yue)來(lai)(lai)越(yue)高,功能(neng)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)強(qiang),引(yin)腳數越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多(duo),封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的外形也(ye)不斷在(zai)改(gai)變。


二、注意事項

1.芯(xin)片(pian)面積與封(feng)裝面積之比(bi)為提高封(feng)裝效率(lv),盡量接近(jin)1:1

2.引腳(jiao)要盡量短以減少(shao)延(yan)遲,引腳(jiao)間的(de)距離(li)盡量遠,以保證互不(bu)干擾,提高性能

3.基于散熱的要求,封裝(zhuang)越薄越好

作為計算機(ji)的(de)重要組成部分(fen),CPU的(de)性能(neng)直接影(ying)響(xiang)計算機(ji)的(de)整體性能(neng)。而CPU制造工藝的(de)最(zui)后(hou)一步(bu)(bu)也是最(zui)關(guan)鍵一步(bu)(bu)就是CPU的(de)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術,采用不同封(feng)裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術的(de)CPU,在性能(neng)上存在較大(da)差距。只有高品質的(de)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術才能(neng)生產(chan)出完美的(de)CPU產(chan)品。


三、主要(yao)封裝技術(shu)

DIP技術
DIP技術

DIP封(feng)(feng)裝(zhuang)(Dual In-line Package),也叫雙列直(zhi)(zhi)插(cha)式(shi)(shi)封(feng)(feng)裝(zhuang)技術,指采用雙列直(zhi)(zhi)插(cha)形式(shi)(shi)封(feng)(feng)裝(zhuang)的(de)集(ji)成電路芯(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian),絕大多數(shu)中小規(gui)模集(ji)成電路均(jun)采用這種封(feng)(feng)裝(zhuang)形式(shi)(shi),其引腳(jiao)(jiao)數(shu)一(yi)般不超過100。DIP封(feng)(feng)裝(zhuang)的(de)CPU芯(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)有(you)(you)兩排(pai)引腳(jiao)(jiao),需要插(cha)入到具(ju)有(you)(you)DIP結構的(de)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)插(cha)座上(shang)(shang)。當然(ran),也可以(yi)(yi)直(zhi)(zhi)接(jie)插(cha)在(zai)有(you)(you)相同焊(han)孔數(shu)和幾何排(pai)列的(de)電路板(ban)上(shang)(shang)進行焊(han)接(jie)。DIP封(feng)(feng)裝(zhuang)的(de)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)在(zai)從芯(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)插(cha)座上(shang)(shang)插(cha)拔時(shi)應特別小心(xin),以(yi)(yi)免損壞管腳(jiao)(jiao)。DIP封(feng)(feng)裝(zhuang)結構形式(shi)(shi)有(you)(you):多層陶瓷雙列直(zhi)(zhi)插(cha)式(shi)(shi)DIP,單層陶瓷雙列直(zhi)(zhi)插(cha)式(shi)(shi)DIP,引線(xian)框架(jia)式(shi)(shi)DIP等。


DIP封裝具有以(yi)下特點:

1.適(shi)合(he)在(zai)PCB(印(yin)刷(shua)電路板)上(shang)穿孔焊接,操作方便。

2.芯(xin)片面積(ji)(ji)與封(feng)裝(zhuang)面積(ji)(ji)之間(jian)的比值較(jiao)(jiao)大,故(gu)體積(ji)(ji)也較(jiao)(jiao)大。

QFP/PFP技術
QFP/PFP技術

QFP技術(shu)的中文(wen)含義叫方型扁(bian)[1]平(ping)式封裝技術(shu)(PLASTIC QUAD FLAT PACKAGE),QFP封裝的芯(xin)片引腳。之間距離很小,管腳很細(xi),一般(ban)大規模(mo)或超大型集 成電路都(dou)采用(yong)(yong)這種封裝形式,引腳數一般(ban)在100個以上。同樣也必須(xu)采用(yong)(yong)SMD技術(shu)將芯(xin)片與主(zhu)板焊接起來。同樣也必須(xu)采用(yong)(yong)SMD技術(shu)將芯(xin)片與主(zhu)板焊接起來。


QFP/PFP封裝具有以下特(te)點:

1.適用于SMD表面安(an)裝(zhuang)技術在PCB電(dian)路板上(shang)安(an)裝(zhuang)布線。

2.封(feng)裝外(wai)形尺寸較小,寄生參數減小,適合高頻應用。

3.操作方便,可靠(kao)性高。

4.芯片面積與封裝面積之間的比值較小。INTEL 系(xi)列CPU中80286、80386和(he)某(mou) 些486主板采用此封裝形式。

PGA技術
PGA技術

該(gai)技術(shu)也叫(jiao)插(cha)針網格陣列(lie)封(feng)(feng)裝技術(shu)(Ceramic Pin Grid Arrau Package),由(you)這種(zhong)(zhong)技術(shu)封(feng)(feng)裝的芯片內外有(you)多個(ge)(ge)方陣形的插(cha)針,每個(ge)(ge)方陣形插(cha)針沿芯片的四(si)周間隔一(yi)定距離(li)排列(lie),根據管(guan)腳數目(mu)的多少,可(ke)以圍成2~5圈。安裝時,將芯片插(cha)入專門(men)的PGA插(cha)座(zuo)。為了使得(de)CPU能夠更方便的安裝和拆卸,從(cong)486芯片開始,出現了一(yi)種(zhong)(zhong)ZIF CPU插(cha)座(zuo),專門(men)用來滿(man)足PGA封(feng)(feng)裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該(gai)技術(shu)一(yi)般(ban)用于插(cha)拔操作比較頻繁的場合(he)之下(xia)。


PGA封裝具有以(yi)下特(te)點:

1.插(cha)拔操作更(geng)方便,可(ke)靠(kao)性(xing)高;

2.可適應(ying)更高的頻率;

3.如采用導熱性良好的陶瓷基板,還可適應高(gao)速度、大功率器件要求;

4.由(you)于(yu)此封裝具有向外(wai)伸出的引腳,一(yi)般采(cai)用插入式(shi)安裝而不(bu)宜采(cai)用表面(mian)安裝;

5.如用(yong)陶瓷基板,價格又相對較高(gao),因此多用(yong)于(yu)較為特殊(shu)的用(yong)途。它又分為陳列引(yin)腳型(xing)和表面貼裝型(xing)兩種。


BGA技術
BGA技術

BGA技(ji)術(shu)(shu)(Ball Grid Array Package)即(ji)球柵陣列封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)(shu)。該(gai)(gai)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)出現便成為CPU、主板(ban)(ban)南、北橋(qiao)芯片等高(gao)密度、高(gao)性(xing)能(neng)、多引(yin)腳封(feng)裝(zhuang)的(de)(de)最佳選擇(ze)。但BGA封(feng)裝(zhuang)占用基板(ban)(ban)的(de)(de)面積比(bi)較大(da)。雖(sui)然該(gai)(gai)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)I/O引(yin)腳數增(zeng)多,但引(yin)腳之間的(de)(de)距離遠大(da)于QFP,從而(er)提高(gao)了組裝(zhuang)成品率(lv)。而(er)且(qie)(qie)該(gai)(gai)技(ji)術(shu)(shu)采用了可(ke)(ke)控塌陷芯片法焊(han)接,從而(er)可(ke)(ke)以(yi)改善(shan)它的(de)(de)電熱性(xing)能(neng)。另外該(gai)(gai)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)組裝(zhuang)可(ke)(ke)用共面焊(han)接,從而(er)能(neng)大(da)大(da)提高(gao)封(feng)裝(zhuang)的(de)(de)可(ke)(ke)靠性(xing);并且(qie)(qie)由(you)該(gai)(gai)技(ji)術(shu)(shu)實現的(de)(de)封(feng)裝(zhuang)CPU信號(hao)傳輸(shu)延遲小,適應頻率(lv)可(ke)(ke)以(yi)提高(gao)很(hen)大(da)。


BGA封(feng)裝具有以下特點:

1.I/O引腳數雖然增多,但引腳之間的(de)距離(li)遠(yuan)大于(yu)QFP封裝方式,提高了(le)成品率

2.雖然BGA的(de)功耗增加,但由(you)于(yu)采用的(de)是可(ke)控塌(ta)陷(xian)芯片(pian)法焊接,從而可(ke)以改善電熱性(xing)能

3.信號(hao)傳輸(shu)延(yan)遲小,適應頻率大大提高

4.組裝可(ke)用共面焊接(jie),可(ke)靠性大大提高

BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的不足之處:BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)仍與QFP、PGA一(yi)樣,占用基板面(mian)(mian)積(ji)過大;塑(su)料(liao)BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的翹(qiao)曲問題(ti)是(shi)其主要缺陷,即錫球的共面(mian)(mian)性(xing)問題(ti)。共面(mian)(mian)性(xing)的標準是(shi)為(wei)了減小翹(qiao)曲,提(ti)高(gao)BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的特性(xing),應研(yan)究塑(su)料(liao)、粘(zhan)片(pian)膠和(he)基板材料(liao),并(bing)使這(zhe)些材料(liao)最佳化。同時由于基板的成本高(gao),而使其價格(ge)很高(gao)。

SFF技術
SFF技術

SFF是(shi)Small Form Factor的(de)(de)簡稱,英特(te)(te)爾將(jiang)其(qi)稱為(wei)小封裝(zhuang)技術。小封裝(zhuang)技術是(shi)英特(te)(te)爾在封裝(zhuang)移動(dong)(dong)處(chu)理器過程中(zhong)采用的(de)(de)一(yi)種特(te)(te)殊技術,可(ke)以(yi)在不影響處(chu)理器性能的(de)(de)前提下,將(jiang)封裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)(cun)縮小為(wei)普通尺(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)40%左右,從而帶動(dong)(dong)移動(dong)(dong)產(chan)品內其(qi)他組件尺(chi)寸(cun)(cun)一(yi)起縮小,最終讓終端產(chan)品更加(jia)輕薄(bo)、小巧、時尚(shang),并且支(zhi)持(chi)更豐富的(de)(de)外觀和材質的(de)(de)設(she)計。