电子学基本知识课件

近代信息处理（第四讲）

——电子学基本知识（3）刘树彬2011.03.02近代信息处理（第四讲）

——电子学基本知识（3）刘树彬一些电子学基本知识EDA软件PCB基本概念和制板过程及需要电子器件封装一些简单而重要的高速布线规则一些电子学基本知识EDA软件芯片互连技术引线键合技术：WB(WireBonding)，使用金线或铝线，以热压及超声波接合载带式接合：TAB(TapeAutomaticBonding)，使用金对金热压接合倒装焊接合：FCB(FlipChipBonding)，使用锡铅回流焊或(非)导电胶固化接合芯片互连技术引线键合技术：WB(WireBonding)，管脚数与互联技术选择管脚数与互联技术选择WB的分类热压焊超声焊丝球焊WB的分类热压焊热压焊IntermetallicMass热压焊IntermetallicMass超声焊在常温下利用超声机械振动带动丝与膜进行摩擦，使氧化膜破碎，纯净的金属表面相互接触，通过摩擦产生的热量使金属之间发生扩散，实现连接不必外部加热，对器件无热影响超声焊在常温下利用超声机械振动带动丝与膜进行摩擦，使氧化膜破丝球焊技术示意丝球焊技术示意TAB技术载带引线图形芯片凸点内引线键合TAB技术载带引线图形芯片凸点内引线键合FCB技术1、在芯片上形成金属化层2、在金属化层上制作钎料合金凸点3、芯片面向下与基板上的金属化层对准4、加热使钎料合金熔化，形成连接5、在芯片与基板之间填充树脂6、塑封7、制作外引线钎料凸点FCB技术1、在芯片上形成金属化层常用封装——晶体管外壳封装TransistorOutlineTO3、TO39、TO263、TO220金属－玻璃封装外壳为主，后发展为各类陶瓷、塑料封装外壳最早开发，引脚数少常用封装——晶体管外壳封装TransistorOutlin常用封装——SIPsinglein-linepackage，单列直插常用于排电阻、厚/薄膜混合电路等引脚从封装一个侧面引出，排列成一条直线引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从2至23常用封装——SIPsinglein-linepackag常用封装——DIPdualin-linepackage，双列直插引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种DIP是最普及的插装型封装引脚中心距2.54mm，引脚数从6到64。封装宽度通常为15.2mm。有的把宽度为7.52mm和10.16mm的封装分别称为skinnyDIP和slimDIP(窄体型DIP)常用封装——DIPdualin-linepackage，常用封装——PGAPinGridArrayPackage，插针网格阵列封装内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，根据管脚数目的多少，可以围成2～5圈常用封装——PGAPinGridArrayPackag常用封装——SOJSmallOut-LineJ-LeadedPackage，J形引脚小外型封装引脚从封装两侧引出向下呈J字形，通常为塑料制品引脚中心距1.27mm，引脚数从20至40常用封装——SOJSmallOut-LineJ-Lead常用封装——SOPSmallOut-Linepackage，小外形封装引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L字形)，材料有塑料和陶瓷两种。另外也叫SOL和DFP。引脚中心距1.27mm，引脚数从8～44。引脚中心距小于1.27mm的SOP也称为SSOP；装配高度不到1.27mm的SOP也称为TSOP。还有一种带有散热片的SOP。常用封装——SOPSmallOut-Linepackag常用封装——PLCCplasticleadedchipcarrierJ型引脚从封装的四个侧面引出，是塑料制品引脚中心距1.27mm，引脚数从18到84常用封装——PLCCplasticleadedchip常用封装——LCCCLeadlessCeramicChipCarrier无引脚，在陶瓷封装体四周的引脚处有城堡式镀金凹槽，可直接焊接到PCB的焊盘寄生电感和寄生电容小，适合高频、高速芯片封装常用封装——LCCCLeadlessCeramicCh常用封装——QFPquadflatpackage，四侧引脚扁平封装引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶瓷、金属和塑料三种脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多种规格。0.65mm中心距规格中最多引脚数为304。PQFP、CQFP、TQFP、BQFP……常用封装——QFPquadflatpackage，四侧引常用封装——BGAballgridarray，球形触点陈列在印刷基板的背面按阵列方式制作出球形凸点作为引脚，在印刷基板的正面装配LSI芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封引脚可超过200，封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小，包括PBGA、CBGA、CCGA、TBGA、FCBGA等形式常用封装——BGAballgridarray，球形触点陈BGA焊盘结构BGA焊盘结构从BGA器件布线从BGA器件布线BGA封装的优点失效率低焊点间距大于QFP封装密度大改善共面性引脚牢固引脚短，改善电性能具有“自对准”效应有利于散热BGA封装的优点失效率低引脚牢固翼形脚间距小易引起桥接现象翼形脚间距小易引起桥接现象自对准效应自对准效应常用封装——CSPChipSizePackaging（芯片尺寸封装）或ChipScalePackaging（芯片级封装）封装面积小于或等于芯片本身面积的120％封装每边的宽度比起芯片大1.0mm以内特点：体积小可容纳的引脚最多电性能好散热性能优良柔性基板CSP引线框架式CSP刚性基板CSP焊区阵列CSP圆片级CSP常用封装——CSPChipSizePackaging（20-LeadFrameChipScalePackage[LFCSP]20-LeadFrameChipScalePacka常用封装——MCMmulti-chipmodule，多芯片组件将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装根据基板材料可分为MCM－L，MCM－C和MCM－D三大类MCM－L是使用通常玻璃环氧树脂多层印刷基板组件MCM－C是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件MCM－D是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al作为基板的组件常用封装——MCMmulti-chipmodule，多芯片MCMMCMMCM优缺点优点增加组装密度缩短互连长度减小信号延迟减小体积减轻重量提高可靠性缺点成品率低价格高散热性能差不容易满足轻、薄、短、小、便携等要求MCM优缺点优点缺点常用封装——SIMMsinglein-linememorymodule，单列存贮器组件只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件，通常指插入插座的组件标准SIMM有中心距为2.54mm的30电极和中心距为1.27mm的72电极两种规格在印刷基板的单面或双面装有用SOJ、SOP、QFP或BGA封装的1兆位至数G位DRAM的SIMM已经在个人计算机、工作站等设备中获得广泛应用至少有30～40％的DRAM都装配在SIMM里常用封装——SIMMsinglein-linememor常用封装——MCP集成芯片较少（2～4）兼容传统封装形式成品率高成本较低常用封装——MCP集成芯片较少（2～4）未来新型封装技术DCA（直接安装技术）：DirectChipAttach，构成板上芯片（COB）三维（3D）封装技术埋置型3D、有源基板型3D、叠层型3D无源器件的集成化系统级封装SOC:SystemOnChipSOP或SIP:SystemonaPackage,SystemInaPackage单级集成模块（SLIM）SignalLevelIntegratedModule圆片级封装WaferLevelPackage未来新型封装技术DCA（直接安装技术）：DirectChi新型封装——DCA（COB）chiponboard，板上芯片封装是裸芯片贴装技术之一半导体芯片直接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气互联新型封装——DCA（COB）chiponboard，板上新型封装——DCA之FCOBflip-chip，倒焊芯片近于无封装，减少电路板使用面积引脚数多可靠性高引脚寄生电感电容小降低成本有利于提高散热能力新型封装——DCA之FCOBflip-chip，倒焊芯片三维（3D）封装技术埋置型3D有源基板型3D叠层型3D三维（3D）封装技术埋置型3D埋置型3D封装介质型开槽型埋置型3D封装介质型开槽型叠层型三维封装叠层型三维封装三维封装三维封装无源器件的集成化无源器件的小型化和集成化无源器件在Si基板上集成化在基板内或基板上的多层布线介质内埋置无源器件无源器件的集成化无源器件的小型化和集成化System