單片機封裝(SCP)介紹

單片機封裝(SCP)是一種較為簡單且非常普遍使用的封裝模式，已經(jīng)有了很豐富的經(jīng)驗。SCP通過將單個芯片進行封裝從而形成一個微電子設(shè)備，往往封裝材料由低成本的塑料和高熱性能和可靠性的陶瓷制成。SCP器件從切割晶圓開始，然后對單個芯片進行封裝和老化測試，在結(jié)果合格后可投入生產(chǎn)。

圖1. 單片機封裝基本流程。

單片機封裝方法

芯片的電信號連通需要通過邦定來實現(xiàn)。需要將芯片通過一些方式固定到特定的基板上，例如引線鍵合，倒裝芯片鍵合，焊料連接或?qū)щ娔z連接。引線鍵合是目前應(yīng)用最廣泛的一種邦定方式，通過使用金線或鋁線等延展性導電性好的金屬來連接芯片電極和基板焊盤。倒裝芯片鍵合能夠?qū)崿F(xiàn)高I/O數(shù)量。在倒裝芯片鍵合中，芯片周邊會涂覆上錫膏，或者在芯片焊盤上植球形成微凸點。凸點管芯面朝下翻轉(zhuǎn)并與基板上預(yù)形成焊盤相貼合?；ミB基板可以是PCB，陶瓷材料，芯片載體或球柵陣列封裝。

為了進一步改進電子器件的性能，集成電路的水平進步的越來越快，這就需要在封裝中實現(xiàn)大量的I/O數(shù)量。為了滿足這些需求，封裝空間內(nèi)就需要具有更多的引腳和更小的間距。由此誕生出很多封裝結(jié)構(gòu)。

雙列直插式封裝 (DIP)

DIP是一種常見單片機封裝結(jié)構(gòu)，在DIP的兩側(cè)焊有引腳。這些引腳能夠插入到PCB的鍍通孔中實現(xiàn)電通路。DIP的引腳數(shù)量不多，通常在8-64個引腳。更多的引腳較為少見。芯片通過引線與引線框鍵合，引線框外延形成引腳。生產(chǎn)商往往采用塑料，環(huán)氧樹脂或陶瓷對芯片進行封裝。在PCB通孔上涂上錫膏后可以將引腳插入，焊接后錫膏固化成為焊點。

圖2. DIP結(jié)構(gòu)。

方形扁平封裝（QFP）

QFP可以是金屬或陶瓷型腔封裝，也可以是塑料模制封裝。引腳從四個側(cè)面延伸出來。QFP引腳數(shù)遠遠多于DIP，最多可以有300多個。QFP可允許在一個封裝體中封裝單芯片或多個芯片，能夠用到更高集成度的設(shè)備中。QFP的引腳會被彎曲形成為鷗翼形狀，并貼裝在基板的焊盤位置上，這一點與DIP有著巨大不同。貼裝邦定材料通常采用錫膏，在回流后錫膏固化成為焊點。

圖3. QFP外觀。

球柵陣列 (BGA)

BGA目的是在完成芯片的一級封裝后將器體焊接在PCB上。BGA技術(shù)出現(xiàn)是由于其他老式封裝（如QFP）的I/O數(shù)量已經(jīng)達到了瓶頸，因此需要更先進的封裝技術(shù)實現(xiàn)更多I/O數(shù)量。BGA的封裝形式和倒裝鍵合類似，都通過植球并回流焊接生成焊點。BGA是一種很靈活的封裝形式。既可以在封裝內(nèi)部實現(xiàn)引線鍵合，也能夠滿足倒裝需求。芯片可以引線鍵合與基板焊盤連接也可以植球倒裝與焊盤結(jié)合，然后進行封裝。封裝后在單片機底部裸露焊盤上植球后焊接在PCB上。盡管BGA封裝的凸點數(shù)量很多且I/O間距變大，但總體的尺寸依舊很小。

圖4. BGA示意圖。

針柵陣列 (PGA)

PGA也是一種很傳統(tǒng)的封裝技術(shù)。PGA的形狀為矩形或方形，底部帶有若干排引腳或者有一個完整的引腳陣列。和DIP相似，PGA主要通過插裝安裝在PCB上。PGA比DIP更適合具有更大寬度數(shù)據(jù)總線的處理器，因為PGA可以提供更多的引腳數(shù)量并更好地處理特定數(shù)量的連接點。在價格上PGA要比BGA或其他管腳陣列便宜，但是PGA的熱電性能不足以滿足更高的需求，應(yīng)用范圍要小于BGA等。

圖5. PGA外觀。

深圳市福英達可謂客戶提供超微錫膏產(chǎn)品，包括SAC305錫膏，Sn42Bi57.6Ag0.4錫膏等，能用于元器件的插裝，表面貼裝和回流焊接工藝，還可用于印刷制造錫膏點從而替代BGA植球。