導(dǎo)電頭條 | 電子封裝簡(jiǎn)史

carlshen1989 2022-12-08 發(fā)布于浙江

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這里是《導(dǎo)電頭條》，我是何圣君。

今天是《導(dǎo)電頭條》這個(gè)專欄的第18期，本周，我們將從“電子封裝簡(jiǎn)史”這個(gè)話題出發(fā)，來(lái)為你提供電子智造相關(guān)的知識(shí)服務(wù)。

其中包括：DIP、SMT、BGA、CSP和SiP，下面就讓我們開(kāi)始。

來(lái)看本周的第一條:DIP

你知道嗎，世界上第一款電子封裝誕生在1947年，但在歷史上比較有名的封裝技術(shù)則是1965年出現(xiàn)的DIP，Dual In-Line Package，也就是雙列直插封裝。

從這張圖上就可以非常直觀的看到，這種封裝方式是長(zhǎng)條子型的，兩側(cè)有平行的金屬引腳，然后焊接在印刷電路板電鍍的貫穿孔當(dāng)中，當(dāng)然，有的則是插在DIP的socket，也就是插座上。

有時(shí)候，你會(huì)看到DIP三個(gè)字母后面會(huì)跟1個(gè)數(shù)字，這就表示它有多少個(gè)引腳，比如DIP14就有14個(gè)引腳。

DIP封裝的方式在上世紀(jì)70年代是微電子產(chǎn)業(yè)界的主流封裝方式，因?yàn)楸绕鸶缙诘膱A形封裝，長(zhǎng)方形的形狀可以顯著提高電路板原件的密度，并且很適合自動(dòng)化裝配設(shè)備。但DIP的引腳在插拔的過(guò)程中容易被損壞，對(duì)可靠性有一定的影響。

因此，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的迭代，到1980年代，表面貼裝技術(shù)，也就是SMT就要登場(chǎng)了。

再來(lái)看本周的第二條:SMT

1980年代，表面貼裝技術(shù)SMT出現(xiàn)了，SMT是Surface Mounted Technology的縮寫(xiě)，它是一種將無(wú)引腳或短引線表面組裝元器件安裝在PCB，Printed Circuit Board，也就是印制電路板的表面或其它基板的表面上，通過(guò)再流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術(shù)。

這張圖就是典型的SMT，相信你肯定見(jiàn)過(guò)。

SMT的優(yōu)點(diǎn)主要有三個(gè)方面。

第1，組裝密度高。一般采用SMT技術(shù)后，電子產(chǎn)品的體積可以縮小40%~60%，相對(duì)于密度來(lái)說(shuō)，就提高了一倍左右，而且重量相應(yīng)地也變輕了。

第2，可靠性更強(qiáng)。因?yàn)?/span>SMT技術(shù)采用的是短引腳甚至無(wú)引腳，而且牢固地貼裝在PCB表面上，所以SMT貼片的抗振能力強(qiáng)、可靠性自然就更高。

第3，成本更低。SMT讓PCB布線密度增加了，面積變小了，鉆孔數(shù)都減少了，短引線和無(wú)引線又節(jié)省了材料，省去了打彎、剪線等工序，無(wú)論是設(shè)備投入還是人力投入都大幅降低?？傮w可以讓成本降幅達(dá)到30%~50%。

下一節(jié)，我們來(lái)看看當(dāng)歷史的車輪滾到90年代，電子封裝產(chǎn)業(yè)又出現(xiàn)了什么新技術(shù)。

來(lái)看本周的第三條:BGA

到了1990年代，又一種后來(lái)被廣泛使用的封裝方式出現(xiàn)了，那就是BGA，Ball Grid Array，也就是球狀引腳柵格陣列封裝技術(shù)。它是一種高密度表面裝配封裝技術(shù)。BGA會(huì)在封裝的底部，把引腳設(shè)計(jì)成球狀，并排列成一個(gè)類似于格子的圖案。

比如很多內(nèi)存使用的就是BGA技術(shù)，它能讓內(nèi)存在體積不變的情況下，容量提高2~3倍；而且，由于BGA引腳非常短，是用錫球代替?zhèn)鹘y(tǒng)引線，所以大大減小了引線電感和電容，增強(qiáng)了電器性能；除此之外，BGA本體與PCB板之間也有良好的共面性，可以有效保證焊接的質(zhì)量。

當(dāng)然，任何事物都是一體兩面的，BGA自然也會(huì)存在一些缺點(diǎn)。比如它檢查起來(lái)比較麻煩。BGA焊接后，由于底部已經(jīng)和PCB板固定，所以檢查起來(lái)要用x射線；另外，BGA存儲(chǔ)要求也更高，需要避免極端溫度和濕度，還要做好靜電防護(hù)。

當(dāng)然，BGA依舊有市場(chǎng)，就說(shuō)明其瑕不掩瑜。

下一節(jié)，我們?cè)賮?lái)說(shuō)說(shuō)1994年出現(xiàn)的芯片級(jí)封裝，CSP。

來(lái)看本周的第四條:CSP

1994年，日本三菱公司提出了CSP封裝，Chip Scale Package，也就是芯片級(jí)封裝。

這種封裝有三個(gè)特別大的優(yōu)勢(shì)。

首先，是體積優(yōu)勢(shì)。CSP封裝讓芯片面積與封裝面積的比值超過(guò)1:1.14，相當(dāng)接近了1:1的理想情況。和BGA封裝相比，在同等空間下，CSP封裝可以將存儲(chǔ)容量提高三倍。

第2，是性能優(yōu)勢(shì)。CSP封裝內(nèi)存芯片的中心引腳形式有效地縮短了信號(hào)的傳導(dǎo)距離，由于衰減減少，所以芯片的抗干擾、抗噪性能也能得到大幅提升，這也讓CSP的存取時(shí)間比BGA改善了大約15%-20%。

第3，是散熱優(yōu)勢(shì)。CSP封裝的內(nèi)存顆粒是通過(guò)一個(gè)個(gè)錫球焊接在PCB板上的，由于焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積比較大，所以內(nèi)存芯片在運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量可以很容易地傳導(dǎo)到PCB板上并散發(fā)出去。

下一節(jié)，我們?cè)僦攸c(diǎn)說(shuō)說(shuō)SiP封裝。

來(lái)看本周的第五條:SiP

到了今天，我們幾乎每個(gè)人都離不開(kāi)SiP，因?yàn)楝F(xiàn)在，幾乎每款手機(jī)都采用了SiP封裝技術(shù)。

SiP，全稱是System in Package，中文叫系統(tǒng)級(jí)封裝。我們?cè)谥暗囊曨l里講到過(guò)，SiP是通過(guò)封裝的手段，低成本的把不同功能模塊的芯片組合在一起的技術(shù)。SiP的三大優(yōu)勢(shì)也十分明顯。

第1，功能賦能。它可以將更多功能壓縮至外型尺寸越來(lái)越小的芯片上，比如在穿戴設(shè)備或者醫(yī)療植入裝置上的應(yīng)用。

第2，多維集成。SiP在封裝疊加多個(gè)芯片時(shí)，不僅可以在平面上延申，甚至垂直方向的空間都能夠利用起來(lái)，而且由于不需要增加引出管腳，芯片疊裝在同一個(gè)殼體里面，整體封裝面積就可以被控制得很小。

第3，樂(lè)高積木。由于SiP不像SoC一樣，必須一次成型，SiP就像活字印刷或者樂(lè)高積木一樣，可以成為不同需求和應(yīng)用場(chǎng)景中得解決方案。

最后，再來(lái)聊聊我們導(dǎo)電的事兒。

上周，導(dǎo)電高研院正式成立。它包括：智講堂，智匯圈，智造邦三個(gè)部分。

在智講堂，我們不僅會(huì)邀請(qǐng)業(yè)界頂流大咖來(lái)給我們講授電子智造行業(yè)的專業(yè)知識(shí)，而且還會(huì)聯(lián)合在這個(gè)行業(yè)浸淫多年的一線專家，講更接地氣的內(nèi)容分享給高研院的成員。

在智造邦，我們會(huì)聯(lián)動(dòng)國(guó)內(nèi)知名專業(yè)企業(yè)，將他們研發(fā)多年的解決方案免費(fèi)呈現(xiàn)給所有有需要的成員，共同助力整個(gè)國(guó)內(nèi)電子智造業(yè)的發(fā)展。

在智匯圈，我們每天都會(huì)分享內(nèi)容，帶動(dòng)討論，所有高研院的成員也都可以在智匯圈里交流學(xué)習(xí)心得，互助答疑棘手難題。

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來(lái)自： carlshen1989 > 《半導(dǎo)體》

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