什么是集成電路?
集成電路(Integrated Circuit),簡稱IC,是一種微型電子器件或部件,指采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構。
集成電路發明者為杰克·基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基于硅(Si)的集成電路),當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。隨著集成電路的發展,其結構功能越發多樣化,作為集成電路的基礎而重要的部分---封裝技術也隨之發展。
什么是封裝?
封裝的英文名是Package,指代工廠(Foundry)生產出來的集成電路裸片(Die)放在一塊起到承載作用的基板上,把管腳引出來,然后固定包裝成為一個整體。
以DIP封裝為例:晶圓上劃出的裸片(Die),經過測試合格后,將其緊貼安放在起承托固定作用的基底上(基底上還有一層散熱良好的材料),再用多根金屬線把Die上的金屬接觸點,跟外部的管腳通過焊接連接起來,然后埋入樹脂,用塑料管殼密封起來,形成芯片整體。
封裝的材質最早是金屬,然后是陶瓷,最后是塑料。據行業統計,金屬封裝占6-7%,陶瓷封裝占1-2%,塑料封裝占90%以上。金屬和陶瓷封裝多半用于嚴苛的環境,如:軍工,航天等領域,而且封裝是以“空封”,即封裝與芯片不接觸。
封裝的作用
封裝不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用,而且還通過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PCB(Print Circuit Board印刷電路板)上的導線與其他器件相連接,從而實現內部芯片與外部電路的連接。因為芯片的材料是Si,在空氣中氧化形成二氧化硅,所以必須與外界隔離,以防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面,封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。簡而言之,封裝的作用:1.物理保護。2.電器連接。3.標準規格化。
封裝的發展和趨勢
從六十年代的金屬插裝,如:TO封裝,到七十年代的雙列直插的封裝,如:DIP封裝,到八十年代的SMT(Surface Mount Technology表面貼裝技術)封裝,如:SOP,PLCC,QFP,以及到九十年代的面陣列封裝,如:BGA等,再到目前的系統級封裝,如:CSP,SIP等。封裝的發展經歷了三次重大的革新:第一次是在上世紀80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝,極大地提高了印刷電路板上的組裝密度;第二次是在上世紀90 年代球型矩正封裝的出現,它不但滿足了市場高引腳的需求,而且大大地改善了半導體器件的性能;晶片級封裝、系統封裝、芯片級封裝是現在第三次革新的產物,其目的就是將封裝減到最小。