單片機(jī)封裝(SCP)介紹

單片機(jī)封裝(SCP)是一種較為簡(jiǎn)單且非常普遍使用的封裝模式，已經(jīng)有了很豐富的經(jīng)驗(yàn)。SCP通過(guò)將單個(gè)芯片進(jìn)行封裝從而形成一個(gè)微電子設(shè)備，往往封裝材料由低成本的塑料和高熱性能和可靠性的陶瓷制成。SCP器件從切割晶圓開始，然后對(duì)單個(gè)芯片進(jìn)行封裝和老化測(cè)試，在結(jié)果合格后可投入生產(chǎn)。

圖1. 單片機(jī)封裝基本流程。

單片機(jī)封裝方法

芯片的電信號(hào)連通需要通過(guò)邦定來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要將芯片通過(guò)一些方式固定到特定的基板上，例如引線鍵合，倒裝芯片鍵合，焊料連接或?qū)щ娔z連接。引線鍵合是目前應(yīng)用最廣泛的一種邦定方式，通過(guò)使用金線或鋁線等延展性導(dǎo)電性好的金屬來(lái)連接芯片電極和基板焊盤。倒裝芯片鍵合能夠?qū)崿F(xiàn)高I/O數(shù)量。在倒裝芯片鍵合中，芯片周邊會(huì)涂覆上錫膏，或者在芯片焊盤上植球形成微凸點(diǎn)。凸點(diǎn)管芯面朝下翻轉(zhuǎn)并與基板上預(yù)形成焊盤相貼合。互連基板可以是PCB，陶瓷材料，芯片載體或球柵陣列封裝。

為了進(jìn)一步改進(jìn)電子器件的性能，集成電路的水平進(jìn)步的越來(lái)越快，這就需要在封裝中實(shí)現(xiàn)大量的I/O數(shù)量。為了滿足這些需求，封裝空間內(nèi)就需要具有更多的引腳和更小的間距。由此誕生出很多封裝結(jié)構(gòu)。

雙列直插式封裝 (DIP)

DIP是一種常見單片機(jī)封裝結(jié)構(gòu)，在DIP的兩側(cè)焊有引腳。這些引腳能夠插入到PCB的鍍通孔中實(shí)現(xiàn)電通路。DIP的引腳數(shù)量不多，通常在8-64個(gè)引腳。更多的引腳較為少見。芯片通過(guò)引線與引線框鍵合，引線框外延形成引腳。生產(chǎn)商往往采用塑料，環(huán)氧樹脂或陶瓷對(duì)芯片進(jìn)行封裝。在PCB通孔上涂上錫膏后可以將引腳插入，焊接后錫膏固化成為焊點(diǎn)。

圖2. DIP結(jié)構(gòu)。

方形扁平封裝（QFP）

QFP可以是金屬或陶瓷型腔封裝，也可以是塑料模制封裝。引腳從四個(gè)側(cè)面延伸出來(lái)。QFP引腳數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于DIP，最多可以有300多個(gè)。QFP可允許在一個(gè)封裝體中封裝單芯片或多個(gè)芯片，能夠用到更高集成度的設(shè)備中。QFP的引腳會(huì)被彎曲形成為鷗翼形狀，并貼裝在基板的焊盤位置上，這一點(diǎn)與DIP有著巨大不同。貼裝邦定材料通常采用錫膏，在回流后錫膏固化成為焊點(diǎn)。

圖3. QFP外觀。

球柵陣列 (BGA)

BGA目的是在完成芯片的一級(jí)封裝后將器體焊接在PCB上。BGA技術(shù)出現(xiàn)是由于其他老式封裝（如QFP）的I/O數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了瓶頸，因此需要更先進(jìn)的封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)更多I/O數(shù)量。BGA的封裝形式和倒裝鍵合類似，都通過(guò)植球并回流焊接生成焊點(diǎn)。BGA是一種很靈活的封裝形式。既可以在封裝內(nèi)部實(shí)現(xiàn)引線鍵合，也能夠滿足倒裝需求。芯片可以引線鍵合與基板焊盤連接也可以植球倒裝與焊盤結(jié)合，然后進(jìn)行封裝。封裝后在單片機(jī)底部裸露焊盤上植球后焊接在PCB上。盡管BGA封裝的凸點(diǎn)數(shù)量很多且I/O間距變大，但總體的尺寸依舊很小。

圖4. BGA示意圖。

針柵陣列 (PGA)

PGA也是一種很傳統(tǒng)的封裝技術(shù)。PGA的形狀為矩形或方形，底部帶有若干排引腳或者有一個(gè)完整的引腳陣列。和DIP相似，PGA主要通過(guò)插裝安裝在PCB上。PGA比DIP更適合具有更大寬度數(shù)據(jù)總線的處理器，因?yàn)镻GA可以提供更多的引腳數(shù)量并更好地處理特定數(shù)量的連接點(diǎn)。在價(jià)格上PGA要比BGA或其他管腳陣列便宜，但是PGA的熱電性能不足以滿足更高的需求，應(yīng)用范圍要小于BGA等。

圖5. PGA外觀。

深圳市福英達(dá)可謂客戶提供超微錫膏產(chǎn)品，包括SAC305錫膏，Sn42Bi57.6Ag0.4錫膏等，能用于元器件的插裝，表面貼裝和回流焊接工藝，還可用于印刷制造錫膏點(diǎn)從而替代BGA植球。