有關芯片封裝的認識及其理解

封裝最初定義是保護電路芯片免受周圍環境的影響，包括來自物理、化學方面的影響。而現在，伴隨著芯片的速度越來越快，功率越來越大，使得芯片散熱問題日趨嚴重，由于芯片鈍化層質量的提高，封裝用以保護電路功能的作用的重要性正在下降。

如今的芯片封裝，是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼，起著安放、固定、密封、保護芯片和增強電熱性能的作用，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，這些引腳又通過印制板上的導線與其他器件建立連接）。

從芯片封裝的概念我們不難看出，芯片封裝的作用主要有四個方面：固定引腳系統、物理性保護、環境性保護和增強散熱。

什么是固定引腳系統？芯片有外部引腳和內部引腳之分，內部引腳很細，小于1．5微米，多數情況下為1微米，內部引腳與外部引腳之間用銅焊接在一起，外部引腳接地，與電路板連接起到數據交換的作用。

外部引腳系統通常使用兩種不同的合金：鐵鎳合金及銅合金，前者用于高強度以及高穩定性的場合，而后者具有導電性和導熱性較好的優勢，具體選用哪種引腳，根據實際情況來定。

物理性保護，是指芯片通過封裝以后可以免受微粒等物質的污染和外界對它的損害，對于芯片封裝等級的要求也不盡相同，消費類產品要求最低。

環境性保護，可以讓芯片免受濕氣等其他可能干擾芯片正常功能的氣體對它的正常工作產生的影響。

增強散熱，是考慮到所有半導體產品在工作的時候都會產生熱量，而當熱量達到一定限度的時候便會影響芯片的正常工作。事實上，封裝體的各種材料本身就可以帶走一部分熱量，當然，對于大多數發熱量大的芯片，除了通過封裝材料進行降溫外，還需要考慮在芯片上額外安裝一個金屬散熱片或風扇以達到更好的散熱效果。

封裝的分類

按照包裝材料，封裝可以分為：金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝，其中，金屬封裝主要用于軍工或航天技術，無商業化產品；陶瓷封裝與金屬封裝的作用相類似，也主要用于軍事產品，有少部分商業化的產品；塑料封裝用于消費電子，因為其成本低，工藝簡單，可靠性高而占有絕大部分的市場份額。從氣密性角度分類，可將封裝分為氣密性封裝和非氣密性封裝，其中，金屬封裝和陶瓷封裝屬于氣密性封裝，塑料屬于非氣密性封裝。

按照與PCB板的連接方式，封裝可分為PTH和SMT，PTH是英文pin－through－hole的縮寫，中文翻譯為插孔式或通孔式，這種在市面上越來越少見；SMT是英文surface－mount－technology的縮寫，翻譯過來就是常說的表面貼裝式，目前市場上大部分IC均采用SMT。

按照封裝外形可分類為：SOT、QFN、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP，這個是按照封裝形式和工藝越來越高級和復雜來排序，其中CSP由于采用了Flip Chip技術和裸片封裝，達到了芯片面積／封裝面積＝1：1，為目前最高級的技術。

本人認為，決定封裝形式的兩個關鍵因素是封裝效率和引腳數。為什么這樣講？首先封裝效率是指芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，原則是二者盡量接近1：1，封裝效果最好；其次，引腳數越多，越高級，封裝時工藝難度也相應增加，原則上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；當然，基于散熱的要求，封裝越薄越好。