元件封装起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。同时，通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。

因此，芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。而且封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装的好坏，直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB设计和制造，所以封装技术至关重要。

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是：芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。

封装时主要考虑的因素：

• 芯片面积与封装面积之比，为提高封装效率，尽量接近1:1。

• 引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能。

• 基于散热的要求，封装越薄越好。

封装大致经过了如下发展进程：

• 结构方面。

  TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP。

• 材料方面。金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料。

• 引脚形状。长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点。

• 装配方式。通孔插装→表面组装→直接安装。

以下为具体的封装形式介绍：

SOP/SOIC封装

SOP是英文Small Outline Package的缩写，即小外形封装。

SOP封装

• SOP封装技术由1968～1969年菲利浦公司开发成功，以后逐渐派生出：

• SOJ，J型引脚小外形封装

• TSOP，薄小外形封装

• VSOP，甚小外形封装

• SSOP，缩小型SOP

• TSSOP，薄的缩小型SOP

• SOT，小外形晶体管

• SOIC，小外形集成电路

DIP封装

DIP是英文“Double In-line Package”的缩写，即双列直插式封装。

DIP封装

插装型封装之一，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，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。

PLCC封装

PLCC是英文“Plastic Leaded Chip Carrier”的缩写，即塑封J引线芯片封装。

PLCC封装

PLCC封装方式，外形呈正方形，32脚封装，四周都有管脚，外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。

04TQFP封装

TQFP是英文“Thin Quad Flat Package”的缩写，即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装工艺能有效利用空间，从而降低对印刷电路板空间大小的要求。

TQFP封装

由于缩小了高度和体积，这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用，如PCMCIA卡和网络器件。几乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有TQFP封装。

PQFP封装

PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写，即塑封四角扁平封装。

PQFP封装

PQFP封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细。一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。

TSOP封装

TSOP是英文“Thin Small Outline Package”的缩写，即薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚。TSOP适合用SMT(表面安装)技术在PCB上安装布线。

TSOP封装

TSOP封装外形，寄生参数(电流大幅度变化时，引起输出电压扰动)减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。

BGA封装

BGA是英文“Ball Grid Array Package”的缩写，即球栅阵列封装。20世纪90年代，随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，BGA封装开始被应用于生产。

BGA封装

采用BGA技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍，BGA与TSOP相比，具有更小的体积，更好的散热性和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有TSOP封装的三分之一。另外，与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。

BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率。虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能。厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高;组装可用共面焊接，可靠性高。

TinyBGA封装

说到BGA封装，就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术。TinyBGA英文全称为“Tiny Ball Grid”，属于是BGA封装技术的一个分支，是Kingmax公司于1998年8月开发成功的。其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2～3倍。与TSOP封装产品相比，其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。

采用TinyBGA封装技术的内存产品，在相同容量情况下体积，只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的，而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离，信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4，因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能，而且提高了电性能。采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频，而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。

TinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm)，从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此，TinyBGA内存拥有更高的热传导效率，非常适用于长时间运行的系统，稳定性极佳。

QFP封装

QFP是“Quad Flat Package”的缩写，即小型方块平面封装。QFP封装在早期的显卡上使用的比较频繁，但少有速度在4ns以上的QFP封装显存，因为工艺和性能的问题，目前已经逐渐被TSOP-II和BGA所取代。QFP封装在颗粒四周都带有针脚，识别起来相当明显。四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。

QFP封装

基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看，塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时，多数情况为塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装，不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑LSI电路，而且也用于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路。

引脚中心距有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。

 

 

来源：内容来自公众号「架构师技术联盟」，谢谢。

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合明科技：芯片封装之SIP、POP、IGBT水基清洗工艺技术浅析

 

关键词导读：

SIP系统级芯片封装、POP堆叠芯片组装、IGBT功率半导体模块、精密电子封装、水基清洗技术

前言

SIP系统级芯片封装、POP堆叠芯片组装、IGBT功率半导体模块工艺制程中，需要用到锡膏、焊膏进行精密的焊接制程，自然在焊接后会存留下锡膏和焊膏的助焊剂残留物，为了保证器件和组件的电器功能和可靠性技术要求，须将这些助焊剂残留彻底清除。此类制程非常成熟，也非常有必要。水基清洗在业内得到越来越广泛的应用，取代原来熟知的溶剂型清洗方式，从而获得了安全、环保、清洁的工作环境等等。与溶剂型清洗剂清洗精密组件和器件不同，水基清洗剂在业内的认知度还不是很高，掌握度还不是很到位，在此为了给大家提供更好的参考，列举了水基清洗制程所需要考虑的几方面重要因素

一、SIP、POP或IGBT精密器件所需要的洁净度技术指标

首先要关注到所生产的SIP、POP或IGBT精密器件所需要的洁净度技术指标，根据洁净度的要求来做清洗的工艺选择。所从事的产品类别不同，应用场景不同，使用条件和环境不同，对器件洁净度的要求也有所不同，根据器件的各项技术要求来决定洁净度指标。包括外观污染物残留允许量和表面离子污染度指标水平，才能准确定义器件工艺制程中所要达到的洁净度要求。避免可能的电化学腐蚀和化学离子迁移失效现象。

二、器件制程工艺所存在的污染物

既然是要清洗制程中的污染物，就需要关注器件制程工艺所存在的污染物，比如：焊膏残留、锡膏残留等其他的污染物，评价污染物对器件造成可靠性的影响，比如：电化学腐蚀，化学离子迁移和金属迁移等等，这样就能对所有污染物做一个全面的认知，确定哪些污染物需要通过清洗的方式去除，从而保障器件的最终技术要求。污染物可清洗性决定了清洗工艺和设备选择，免洗锡膏还是水溶性锡膏，锡膏的类型不同，残留物的可清洗性特征也不同，清洗的工艺方式和清洗剂的选择也随之不同。识别和确定SIP、POP、IGBT工艺制程中污染物是做好清洗的重要前提。

三、水基清洗的工艺和设备配置选择

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。通常会选用批量式清洗工艺和通过式清洗工艺。批量式清洗工艺比较适合产量不太稳定，时有时无，时大时小，品种变化比较多，这样有利于根据生产线流量配置进行灵活操作，降低设备的消耗和清洗剂的消耗，降低成本而达到工艺技术要求。通过式清洗工艺往往适合产量稳定，批量大，能够连续不断的进行清洗流量的安排，实现高速高效率的产品生产，保证清洗质量。根据产品的结构形式和器件材料承受物理力的耐受程度，选择超声波工艺方式或喷淋工艺方式。

四、水基清洗剂类型品种和特征的选择

针对拥有的设备工艺条件和器件洁净度指标要求，选择合适的水基清洗剂是我们要考虑的重点。一般来说，水基清洗剂具有很好的安全特征，不可燃，不易挥发，环保特征满足欧盟REACH环境物资规范要求，达到对大气人体的安全保障。在此之外，根据工艺，设备条件，所使用的水基清洗剂需要能够彻底干净地去除残留物，同时又能保证在SIP、POP、IGBT组件上所有的金属材料、化学材料、非金属材料等物资兼容性要求。用一句通俗的语言来表达，既要把污染物清洗干净，又要保证物质材料的安全性，无腐蚀，无变色，完全符合器件功能特性要求。

五、小结

SIP、POP、IGBT水基清洗所需要考虑的因素还有许多，具体的工艺参数和选择涉及面广且技术关联性强，在此仅对最重要的部分做简要阐述，供业内人士参考。

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以上一文，仅供参考！

 

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