很多關注電腦核心配件發(fā)展的朋友都會注意到，一般新的CPU內(nèi)存以及芯片組出現(xiàn)時都會強調(diào)其采用新的封裝形式，不過很多人對封裝并不了解。其實，所謂封裝就是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保持芯片和增強電熱性能的作用，而且芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制板上的導線與其他器件建立連接，從而實現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)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。由于封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設計和制造，因此它是至關重要的。 因此，封裝對CPU以及其他芯片都有著重要的作用。
　　封裝時主要考慮的因素：
芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近1：1。
引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠，以保證互不干擾，提高性能。
基于散熱的要求，封裝越薄越好。
　　下面，就讓我們通過圖例，來了解一下一些比較有代表性的封裝的具體情況吧。
一.CPU的封裝方式
　　CPU封裝是CPU生產(chǎn)過程中的最后一道工序，封裝是采用特定的材料將CPU芯片或CPU模塊固化在其中以防損壞的保護措施，一般必須在封裝后CPU才能交付用戶使用。CPU的封裝方式取決于CPU安裝形式和器件集成設計，從大的分類來看通常采用Socket插座進行安裝的CPU使用PGA(柵格陣列)方式封裝，而采用Slot x槽安裝的CPU則全部采用SEC(單邊接插盒)的形式封裝?，F(xiàn)在還有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術。由于市場競爭日益激烈，目前CPU封裝技術的發(fā)展方向以節(jié)約成本為主。下面我們就一起來看看幾種有代表性的CPU封裝方式。
1.早期CPU封裝方式

CPU封裝方式可追朔到8088時代，這一代的CPU采用的是DIP雙列直插式封裝。DIP(DualIn－line Package)是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(IC)均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100個。采用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。這種封裝適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便，但芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。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。

而80286，80386CPU則采用了QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝。QFP（Plastic Quad Flat Package）封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規(guī)?；虺笮图呻娐范疾捎眠@種封裝形式，其引腳數(shù)一般在100個以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD（表面安裝設備技術）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點。將芯片各腳對準相應的焊點，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。而相似的PFP（Plastic Flat Package）方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是長方形。QFP/PFP封裝適用于SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線以及高頻使用，可靠性較高，封裝面積也比較小。
2.PGA(Pin Grid Array)引腳網(wǎng)格陣列封裝

PGA封裝也叫插針網(wǎng)格陣列封裝技術（Ceramic Pin Grid Arrau Package），目前CPU的封裝方式基本上是采用PGA封裝，在芯片下方圍著多層方陣形的插針，每個方陣形插針是沿芯片的四周，間隔一定距離進行排列的，根據(jù)管腳數(shù)目的多少，可以圍成2～5圈。它的引腳看上去呈針狀，是用插件的方式和電路板相結合。安裝時，將芯片插入專門的PGA插座。PGA封裝具有插拔操作更方便，可靠性高的優(yōu)點，缺點是耗電量較大。從486的芯片開始，出現(xiàn)的一種ZIF(Zero Insertion Force Socket，零插拔力的插座）的CPU插座，使用該封裝技術的CPU可以很容易、輕松地插入插座中，然后將搬手壓回原處，利用插座本身的特殊結構產(chǎn)生的擠壓力，將CPU的管腳與插座牢牢的接觸，絕對不會存在接觸不良的問題。而拆卸CPU芯片只需將插座的搬手輕輕抬起，則壓力解除，CPU芯片即可輕松取出。 專門用來安裝和拆卸PGA封裝的CPU。

PGA也衍生出多種封裝方式，比較常見的有以下幾種：
（1）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(nèi)核的距離，可以更好地改善內(nèi)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。
（2）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(chǎn)品所采用，而且多是些高端產(chǎn)品，是種先進的封裝形式。

（3）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。
（4）FC-PGA封裝是反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，以至片?；驑嫵捎嬎銠C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。
（5）FC-PGA2 ：FC-PGA2封裝與 FC-PGA 封裝類型很相似，除了這些處理器還具有集成式散熱器 (IHS)。集成式散熱器是在生產(chǎn)時直接安裝到處理器片上的。由于 IHS 與片模有很好的熱接觸并且提供了更大的表面積以更好地發(fā)散熱量，所以它顯著地增加了熱傳導。FC-PGA2 封裝用于奔騰 III 和英特爾賽揚處理器（370 針）和奔騰 4 處理器（478 針）。
（6）PPGA：PPGA的英文全稱為“Plastic Pin Grid Array”，是塑針柵格陣列的縮寫，這些處理器具有插入插座的針腳。為了提高熱傳導性，PPGA 在處理器的頂部使用了鍍鎳銅質(zhì)散熱器。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。
3.S．E．E．C．（單邊接插卡盒）封裝

S.E.C.C：SEEC是Single Edge Contact Cartridge縮寫，是單邊接觸卡盒的縮寫。為了與主板連接，處理器被插入一個插槽。它不使用針腳，而是使用“金手指”觸點，處理器使用這些觸點來傳遞信號。S.E.C.C. 被一個金屬殼覆蓋，這個殼覆蓋了整個卡盒組件的頂端。卡盒的背面是一個熱材料鍍層，充當了散熱器。S.E.C.C. 內(nèi)部，大多數(shù)處理器有一個被稱為基體的印刷電路板連接起處理器、二級高速緩存和總線終止電路。S.E.C.C. 封裝用于有 242 個觸點的英特爾奔騰II 處理器和有 330 個觸點的奔騰II 至強和奔騰 III 至強處理器。
4.S．E．E．C．2封裝
　　S.E.C.C.2 封裝與 S.E.C.C. 封裝相似，除了S.E.C.C.2 使用更少的保護性包裝并且不含有導熱鍍層。S.E.C.C.2 封裝用于一些較晚版本的奔騰II 處理器和奔騰 III 處理器（242 觸點）。
5.新封裝技術

BGA封裝比QFP先進，更比PGA好，但它的芯片面積／封裝面積的比值仍很低。Tessera公司在BGA基礎上做丁改進，研制出另一種稱為μBGA的封裝技術，按0．5mm焊區(qū)中心距，芯片面積／封裝面積的比為1：4，比BGA前進了一大步。Celeron（賽揚）移動CPU通常采用“μPGA”和“μBGA”封裝方式。

　　日本三菱電氣研究的一種芯片面積／封裝面積=1：1．1的封裝結構，其封裝外形尺寸只比裸芯片大一點點。也就是說，單個IC芯片有多大，封裝尺寸就有多大，從而誕生了一種新的封裝形式，命名為芯片尺寸封裝，簡稱CSP(Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封裝滿足了LSI芯片引出腳不斷增加的需要，解決了IC裸芯片不能進行交流參數(shù)測試和老化篩選的問題，而且封裝面積縮小到BGA的1／4至1／10，延遲時間縮小到極短。
二.內(nèi)存芯片封裝方式
　　內(nèi)存顆粒的封裝方式最常見的有SOJ、TSOP II、Tiny-BGA、BLP、μBGA等封裝，而未來趨勢則將向CSP發(fā)展。
1.SOJ（Small Out-Line J-Lead）小尺寸J形引腳封裝


SOJ封裝方式是指內(nèi)存芯片的兩邊有一排小的J形引腳，直接黏著在印刷電路板的表面上。它是一種表面裝配的打孔封裝技術，針腳的形狀就像字母"J"，由此而得名。SOJ封裝一般應用在EDO DRAM。
2.Tiny-BGA（Tiny Ball Grid Array）小型球柵陣列封裝
　　TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid Array（小型球柵陣列封裝），屬于是BGA封裝技術的一個分支。是Kingmax公司于1998年8月開發(fā)成功的，其芯片面積與封裝面積之比不小于1:1.14，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2～3倍，與TSOP封裝產(chǎn)品相比，其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。采用TinyBGA封裝技術的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內(nèi)存的引腳是由芯片四周引出的，而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離，信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術的1/4，因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能，而且提高了電性能。采用TinyBGA封裝芯片可抗高達300MHz的外頻，而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術最高只可抗150MHz的外頻。TinyBGA封裝的內(nèi)存其厚度也更?。ǚ庋b高度小于0.8mm），從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此，TinyBGA內(nèi)存擁有更高的熱傳導效率，非常適用于長時間運行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性極佳。
3.BLP（Bottom Lead PacKage）底部引交封裝

樵風（ALUKA）金條的內(nèi)存顆粒采用特殊的BLP封裝方式，該封裝技術在傳統(tǒng)封裝技術的基礎上采用一種逆向電路，由底部直接伸出引腳，其優(yōu)點就是能節(jié)省約90%電路，使封裝尺寸電阻及芯片表面溫度大幅下降。和傳統(tǒng)的TSOP封裝的內(nèi)存顆粒相比，其芯片面積與填充裝面積之比大于1：1.1，明顯要小很多，不僅高度和面積極小，而且電氣特性得到了進一步的提高，制造成本也不高，BLP封裝與KINGMAX的TINY-BGA封裝比較相似，BLP的封裝技術使得電阻值大幅下降，芯片溫度也大幅下降，可穩(wěn)定工作的頻率更高。
4.SIMM（single in-line memory module）單內(nèi)置內(nèi)存模型

SIMM模塊包括了一個或多個RAM芯片，這些芯片在一塊小的集成電路板上，利用電路板上的引腳與計算機的主板相連接。因為用戶需要對內(nèi)存進行擴展，只需要加入一些新的SIMM就可以了。SIMM根據(jù)內(nèi)存顆粒分布可以分為單面內(nèi)存和雙面內(nèi)存，一般的容量為1、4、16MB的SIMM內(nèi)存都是單面的，更大的容量的SIMM內(nèi)存是雙面的。30線SIMM內(nèi)存條出現(xiàn)較早，根據(jù)當時的技術需要，只支持8位的數(shù)據(jù)傳輸，如要支持32位就必須要有四條30線SIMM內(nèi)存條。這種內(nèi)存條多用在386或早期的486主板上。72線SIMM內(nèi)存條可支持32位的數(shù)據(jù)傳輸，在586主板基本上都提供的是72線SIMM內(nèi)存插槽。需要注意的是，Pentium處理器的數(shù)據(jù)傳輸是64位的，現(xiàn)在采用Intel的Triton或Triton Ⅱ芯片組的586主板需要成對的使用這種內(nèi)存條；而采用SIS芯片組的586主板由于SIS芯片采用了一些特殊的技術，能夠使用單條的72線內(nèi)存條。
5.DIMM（dual in-line memory module）雙內(nèi)置存儲模型

DIMM模塊是目前最常見的內(nèi)存模塊，它是也可以說是兩個SIMM。它是包括有一個或多個RAM芯片在一個小的集成電路板上，利用這塊電路板上的一些引腳可以直接和計算機主板相連接。一個DIMM有168引腳，這種內(nèi)存條支持64位的數(shù)據(jù)傳輸。DIMM是目前我們使用的內(nèi)存的主要封裝形式，比如SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM，其中SDRAM具有168線引腳并且提供了64bit數(shù)據(jù)尋址能力。DIMM的工作電壓一般是3.3v或者5v，并且分為unbuffered和buffered兩種。而SIMM和DIMM內(nèi)存之間不僅僅是引腳數(shù)目的不同，另外在電氣特性、封裝特點上都有明顯的差別，特別是它們的芯片之間的差別相當?shù)拇?。因為按照原來?nèi)存制造方法，制造這種內(nèi)存的時候是不需要把64個芯片組裝在一起構成一個64bit的模塊的，得益于今年來生產(chǎn)工藝的提高和改進，現(xiàn)在的高密度DRAM芯片可以具有不止一個Din和Dout信號引腳，并且可以根據(jù)不同的需要在DRAM芯片上制造4、8、16、32或者64條數(shù)據(jù)引腳。在Pentium級以上的處理器是64位總線，使用這樣的內(nèi)存更能發(fā)揮處理器的性能。
6.TSOP（Thin Small Outline Package）薄型小尺寸封裝。

TSOP內(nèi)存封裝技術的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，如SDRAM內(nèi)存的集成電路兩側都有引腳，SGRAM內(nèi)存的集成電路四面都有引腳。TSOP適合用SMT技術（表面安裝技術）在PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動) 減小，適合高頻應用，操作比較方便，可靠性也比較高。改進的TSOP技術目前廣泛應用于SDRAM內(nèi)存的制造上，不少知名內(nèi)存制造商如三星、現(xiàn)代、Kingston等目前都在采用這項技術進行內(nèi)存封裝。不過，TSOP封裝方式中，內(nèi)存芯片是通過芯片引腳焊接在PCB板上的，焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB辦傳熱就相對困難。而且TSOP封裝方式的內(nèi)存在超過150MHz后，會產(chǎn)品較大的信號干擾和電磁干擾。
7.BGA（Ball Grid Array）球狀矩陣排列封裝
（見下文的芯片組封裝）
8.CSP（Chip Scale Package）芯片級封裝

CSP作為新一代的芯片封裝技術，在BGA、TSOP的基礎上，它的性能又有了革命性的提升。
　　CSP，全稱為Chip Scale Pack-age，即芯片尺寸封裝的意思。作為新一代的芯片封裝技術，在BGA、TSOP的基礎上，CSP的性能又有了革命性的提升。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過1∶1.14，已經(jīng)相當接近1∶1的理想情況，絕對尺寸也僅有32平方毫米，約為普通的BGA的1/3，僅僅相當于TSOP內(nèi)存芯片面積的1/6。與BGA封裝相比，同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高3倍。CSP封裝內(nèi)存不但體積小，同時也更薄，其金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2毫米，大大提高了內(nèi)存芯片在長時間運行后的可靠性。與BGA、TOSP相比CSP封裝的電氣性能和可靠性也有相當大的提高。并且，在相同的芯片面積下CSP所能達到的引腳數(shù)明顯要比TSOP、BGA引腳數(shù)多得多，這樣它可支持I/O端口的數(shù)目就增加了很多。此外，CSP封裝內(nèi)存芯片的中心引腳形式有效縮短了信號的傳導距離，其衰減隨之減少，芯片的抗干擾、抗噪性能也能得到大幅提升，這也使得CSP的存取時間比BGA改善15%～20%。
芯片組的封裝方式

　　芯片組的南北橋芯片、顯示芯片以及聲道芯片等等，主要采用的封裝方式是BGA或PQFP封裝。
1.BGA（Ball Grid Array）球狀矩陣排列封裝　

隨著集成電路技術的發(fā)展，對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關系到產(chǎn)品的功能性，當IC的頻率超過100MHz時，傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象，而且當IC的管腳數(shù)大于208 Pin時，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片（如圖形芯片與芯片組等）皆轉(zhuǎn)而使用BGA(Ball Grid Array Package)封裝技術。BGA一出現(xiàn)便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。

　　BGA封裝技術又可詳分為五大類：
（1）PBGA（Plasric BGA）基板：一般為2-4層有機材料構成的多層板，是塑針柵格陣列的縮寫，這些處理器具有插入插座的針腳。為了提高熱傳導性，PPGA 在處理器的頂部使用了鍍鎳銅質(zhì)散熱器，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。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV處理器均采用這種封裝形式。
（2）CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片（FlipChip，簡稱FC）的安裝方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過這種封裝形式。
（3）FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬質(zhì)多層基板。
（4）TBGA（TapeBGA）基板：基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。
（5）CDPBGA（Carity Down PBGA）基板：指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)（又稱空腔區(qū)）。
　　BGA封裝的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。而雖然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，另外，它的信號傳輸延遲小，適應頻率大大提高以及組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。
2.PQFP（Plastic Quad Flat Package）塑料方型扁平式封裝


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PQFP封裝的芯片的四周均有引腳，其引腳數(shù)一般都在100以上，而且引腳之間距離很小，管腳也很細，一般大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路采用這種封裝形式。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD（表面安裝設備技術）將芯片邊上的引腳與主板焊接起來。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點。將芯片各腳對準相應的焊點，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。PQFP封裝適用于SMD表面安裝技術在PCB上安裝布線，適合高頻使用，它具有操作方便、可靠性高、芯片面積與封裝面積比值較小等優(yōu)點。但PQFP的缺點也很明顯：為了適應電路組裝密度的進一步提高，PQFP的引腳間距不斷縮小，I/O引腳數(shù)不斷增加，封裝體積也不斷加大，這給電路組裝生產(chǎn)帶來了許多困難，導致成品率下降和組裝成本的提高。

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