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PCB设计之贴装工艺、芯片封装及生产能力

来源:http://www.pcbwork.net 作者:站长 时间:2012-05-18 09:19:45

  贴装工艺、芯片封装形式与PCB的可制造性设计有着密切关系,了解企业自身的生产能力也是可制造性设计所必需的。
  1.贴装工艺(SMT)和PCB设计的关系
  所谓表面贴装工艺技术,指的是有关如何将基板、元器件通过有效工艺材料和工艺组装起来,并确保有良好寿命的一门技术。
  2、PCB设计与IC芯片封装
  当今的电子技术,尤其是微电子技术得到了迅猛的发展,大规模、超大规模集成电路越来越多地应用到了通用系统当中。如今,深亚微米生产工艺在IC中的广泛应用使得芯片的集成规模更加庞大。作为PCB的设计人员,必须要了解IC芯片的各种制作工艺及特点,只有这样才能更好地指导PCB的可制造性设计。
  封装形式就是指IC芯片的外壳。它不仅起着安装、固定、密封保护及增强电热导性能,它还通过芯片上的接点用导线与封装外壳引脚相连,这些引脚又通过PCB上导线与其他元器件相连。衡量一个芯片封装技术的一个重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个值越接近于1,说明这种芯片的封装技术越好。一般来说,现在新一代的CPU的出现都是伴随着一种新的封装形式产生的。
  目前,根据技术出现时间顺序排列,IC芯片的封装技术主要有双列直插封装(DIP)、小尺寸封装(SOP)和塑料四边引出扁平封装(PQFP)、球栅阵列(BGA)封装、芯片尺寸封装(CSP)和多芯片组(MCM)封装。下面是对各种具体的封装形式的简要介绍:
  (1)双列直插封装(DIP) 双列直插封装(Dual In-line Package,DIP),是上世纪70年代流行的封装技术,它具有适合PCB的穿孔安装、易于PCB的布线和操作方便 等优点。DIP又具有多种封装结构形式:多层陶瓷双列直插式、单层陶瓷双列直插式和引线框架式DIP。其中,引线框架式DIP又包含玻璃陶瓷封装式、塑料包封结构式以有陶瓷低熔玻璃封装式3类。这种封装技术的缺点是封装尺寸大,封装效率很低。例如,采用40根I/O引脚的塑料包封双列直插式封装的CPU,其芯片面积与封装面积之比为1:80,远远低于1。采用这种封装形式的典型芯片有Intel公司的8086、80286等。
  (2)小尺寸封装(SOP)塑料四边引出扁平封装(PQFP)这是上世纪80年代出现的芯片载体封装,它包括陶瓷无引线芯片载体(Leadless Ceramic Chip Carrier ,LCCC)、塑料有引线芯片载体(Plastic Leaded Chip Carrier ,PLCC)、小尺寸封装(Small Outline Package ,SOP)和塑料四边引出扁平封装(Plastic Quad Flat Package,PQFP)。这种芯片载体封装技术大大提高了芯片的封装效率,在一定程度上克服了双列直插式封装技术的不足。例如,以一种四边引出扁平封装(QFP)的CPU为例,它的芯片面积与封装面积之比能达到1:7.8。
  (3)球栅阵列(BGA)封装 球栅阵列(Ball Grid Array Package,BGA)封装技术是为满足硅芯片的集成度的不断提高,以及在集成度的提高对集成电路封装更加严格的要求且I/O引脚和芯片功耗急剧增加的形势下发展而来的。
  3.企业的生产能力与PCB的设计
  了解企业自身实际的生产能力,的推动可制造性设计管理的重要组成部分。这项工作包括对企业的所有设备的能力进行量化考察、规划和制定规范指标。