CPU芯片的封裝技術介紹
CPU芯片的封裝技術:
DIP封裝
DIP封裝(Dual In-line Package),也叫雙列直插式封裝技術,指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片,絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般不超過100。DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的芯片插座上。當然,也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心,以免損壞管腳。DIP封裝結構形式有:多層陶瓷雙列直插式DIP,單層陶瓷雙列直插式DIP,引線框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式,塑料包封結構式,陶瓷低熔玻璃封裝式)等。
DIP封裝具有以下特點:
1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。
2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。
最早的4004、8008、8086、8088等CPU都采用了DIP封裝,通過其上的兩排引腳可插到主板上的插槽或焊接在主板上。
QFP封裝
這種技術的中文含義叫方型扁平式封裝技術(Plastic Quad Flat Pockage),該技術實現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規(guī)?;虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般都在100以上。該技術封裝CPU時操作方便,可靠性高;而且其封裝外形尺寸較小,寄生參數(shù)減小,適合高頻應用;該技術主要適合用SMT表面安裝技術在PCB上安裝布線。
PFP封裝
該技術的英文全稱為Plastic Flat Package,中文含義為塑料扁平組件式封裝。用這種技術封裝的芯片同樣也必須采用SMD技術將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊盤。將芯片各腳對準相應的焊盤,即可實現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。該技術與上面的QFP技術基本相似,只是外觀的封裝形狀不同而已。
PGA封裝
該技術也叫插針網格陣列封裝技術(Ceramic Pin Grid Arrau Package),由這種技術封裝的芯片內外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列,根據(jù)管腳數(shù)目的多少,可以圍成2~5圈。安裝時,將芯片插入專門的PGA插座。為了使得CPU能夠更方便的安裝和拆卸,從486芯片開始,出現(xiàn)了一種ZIF CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術一般用于插拔操作比較頻繁的場合之下。
BGA封裝
BGA技術(Ball Grid Array Package)即球柵陣列封裝技術。該技術的出現(xiàn)便成為CPU、主板南、北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝占用基板的面積比較大。雖然該技術的I/O引腳數(shù)增多,但引腳之間的距離遠大于QFP,從而提高了組裝成品率。而且該技術采用了可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能。另外該技術的組裝可用共面焊接,從而能大大提高封裝的可靠性;并且由該技術實現(xiàn)的封裝CPU信號傳輸延遲小,適應頻率可以提高很大。
BGA封裝具有以下特點:
1.I/O引腳數(shù)雖然增多,但引腳之間的距離遠大于QFP封裝方式,提高了成品率
2.雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善電熱性能
3.信號傳輸延遲小,適應頻率大大提高
4.組裝可用共面焊接,可靠性大大提高
目前較為常見的封裝形式:
OPGA封裝
OPGA(Organic pin grid Array,有機管腳陣列)。這種封裝的基底使用的是玻璃纖維,類似印刷電路板上的材料。 此種封裝方式可以降低阻抗和封裝成本。OPGA封裝拉近了外部電容和處理器內核的距離,可以更好地改善內核供電和過濾電流雜波。AMD公司的AthlonXP系列CPU大多使用此類封裝。
mPGA封裝
mPGA,微型PGA封裝,目前只有AMD公司的Athlon 64和英特爾公司的Xeon(至強)系列CPU等少數(shù)產品所采用,而且多是些高端產品,是種先進的封裝形式。
CPGA封裝
CPGA也就是常說的陶瓷封裝,全稱為Ceramic PGA。主要在Thunderbird(雷鳥)核心和“Palomino”核心的Athlon處理器上采用。
FC-PGA封裝
FC-PGA封裝是反轉芯片針腳柵格陣列的縮寫,這種封裝中有針腳插入插座。這些芯片被反轉,以至片模或構成計算機芯片的處理器部分被暴露在處理器的上部。通過將片模暴露出來,使熱量解決方案可直接用到片模上,這樣就能實現(xiàn)更有效的芯片冷卻。為了通過隔絕電源信號和接地信號來提高封裝的性能,F(xiàn)C-PGA 處理器在處理器的底部的電容放置區(qū)域(處理器中心)安有離散電容和電阻。芯片底部的針腳是鋸齒形排列的。此外,針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。FC-PGA 封裝用于奔騰 III 和英特爾 賽揚 處理器,它們都使用 370 針。
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