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所謂封裝技術,是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打的技術。以 CPU 為例,我們實際看到的體積和外觀,并不是真正的 CPU 內核的大小和面貌,而是 CPU 內核等元件經過封裝后的產品。
封裝對于芯片來說是必須的,也是至關重要的。因為芯片必須與外界隔離,以防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面,封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。由于封裝技術的好壞,還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的 PCB(印制電路板)的設計和制造,因此它是至關重要的。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。
目前采用的 CPU 封裝,多是用絕緣的塑料或陶瓷材料裝起來,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。封裝時,主要考慮的因素:
芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率,盡量接近 1:1。
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。
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 后一步也是 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。
CPU 芯片的主要封裝技術:
CPU 的封裝技術1) 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(含玻璃陶瓷封接式、塑料封結構式、陶瓷低熔玻璃封裝式)等。
DIP 封裝具有以下特點:一是適合在 PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。二是芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。
早的 4004、8008、8086、8088 等 CPU 都采用了 DIP 封裝,通過其上的兩排引腳,可插到主板上的插槽或焊接在主板上。
CPU 的封裝技術2) QFP 技術
這種技術的中文含義,叫方型扁平式封裝技術(Plastic Quad Flat Pockage)。該技術實現的 CPU 芯片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規模或超大規模集成電路采用這種封裝形式,其引腳數一般都在 100 以上。該技術封裝 CPU 時操作方便,可靠性高;而且其封裝外形尺寸較小,寄生參數減小,適合高頻應用;該技術主要適合用 SMT 表面安裝技術在 PCB 上安裝布線。
CPU 的封裝技術3) PFP 技術
該技術的英文全稱為 Plastic Flat Package,中文含義為塑料扁平組件式封裝。用這種技術封裝的芯片,同樣也必須采用 SMD 技術將芯片與主板焊接起來。采用 SMD 安裝的芯片,不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊盤。將芯片各腳對準相應的焊盤,即可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。該技術與上面的 QFP 技術基本相似,只是外觀的封裝形狀不同而已。
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