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集成電路封裝技術發展史


  集成電路封裝技術的演進主要為了符合終端系統產品的需求,為配合系統產品多任務、小體積的發展趨勢,集成電路封裝技術的演進方向即為高密度、高腳位、薄型化、小型化。半導體行業對芯片封裝技術水平的劃分存在不同的標準,目前國內比較通行的標準是采取封裝芯片與基板的連接方式來劃分,總體來講,集成電路封裝封裝技術的發展可分為四個階段:

  第一階段:20世紀80年代以前(插孔原件時代)。

  封裝的主要技術是針腳插裝(PTH),其特點是插孔安裝到PCB上,主要形式有SIP、DIP、PGA,它們的不足之處是密度、頻率難以提高,難以滿足高效自動化生產的要求。

  第二階段:20世紀80年代中期(表面貼裝時代)。

  表面貼裝封裝的主要特點是引線代替針腳,引線為翼形或丁形,兩邊或四邊引出,節距為1.27到0.4mm,適合于3-300條引線,表面貼裝技術改變了傳統的PTH插裝形式,通過細微的引線將集成電路貼裝到PCB板上。主要形式為SOP(小外型封裝)、PLCC(塑料有引線片式載體)、PQFP(塑料四邊引線扁平封裝)、J型引線QFJ和SOJ、LCCC(無引線陶瓷芯片載體)等。它們的主要優點是引線細、短,間距小,封裝密度提高;電氣性能提高;體積小,重量輕;易于自動化生產。它們所存在的不足之處是在封裝密度、I/O數以及電路頻率方面還是難以滿足ASIC、微處理器發展的需要。

  第三階段:20世紀90年代出現了第二次飛躍,進入了面積陣列封裝時代。

  該階段主要的封裝形式有焊球陣列封裝(BGA)、芯片尺寸封裝(CSP)、無引線四邊扁平封裝(PQFN)、多芯片組件(MCM)。BGA技術使得在封裝中占有較大體積和重量的“管腳”被“焊球”所替代,芯片與系統之間的連接距離大大縮短,BGA技術的成功開發,使得一直滯后于芯片發展的封裝終于跟上芯片發展的步伐。CSP技術解決了長期存在的芯片小而封裝大的根本矛盾,引發了一場集成電路封裝技術的革命。

  第四階段:進入21世紀,迎來了微電子封裝技術堆疊式封裝時代,它在封裝觀念上發生了革命性的變化,從原來的封裝元件概念演變成封裝系統。

  目前,以全球半導體封裝的主流正處在第三階段的成熟期,PQFN和BGA等主要封裝技術進行大規模生產,部分產品已開始在向第四階段發展。發行人所掌握的WLCSP封裝技術可以進行堆疊式封裝,發行人封裝的微機電系統(MEMS)芯片就是采用堆疊式的三維封裝。

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