芯片的封裝技術種類多種多樣，諸如DIP、PQFP、TSOP、TSSOP、PGA、BGA、QFP、TQFP等等。
芯片的封裝技術已歷經(jīng)好幾代的變遷，技術指標一代比一代先進，如芯片面積與封裝面積之比越來越接近，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，引腳數(shù)增多、引腳間距減小，可靠性提高，更加方便等等，這都是看得見的變化。而從TSOP到TinyBGA、再到CSP，內存芯片封裝技術實現(xiàn)了“三級跳”。
TSOP浮出水面
在20世紀70年代，芯片封裝流行的還是雙列直插封裝，簡稱DIP(Dual ln-line Package)。DIP封裝在當時具有適合PCB(印刷電路板)的穿孔安裝、易于對PCB布線以及操作較為方便等特點。其封裝的結構形式也很多，包括多層陶瓷雙列直插式DIP、單層陶瓷雙列直插式DIP和引線框架式DIP等等。
但是衡量一個芯片封裝技術先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。以一顆采用40根I/O引腳塑料雙列直插式封裝(PDIP)的芯片為例，其芯片面積∶封裝面積為1∶86，離l相差很遠。不難看出，這種封裝尺寸比芯片大很多，說明封裝效率很低，占去了很多有效安裝面積。
到了20世紀80年代，出現(xiàn)的內存第二代封裝技術以TSOP為代表，它很快為業(yè)界所普遍采用，到目前為止還保持著內存封裝的主流地位。TSOP即薄型小尺寸封裝，一個典型特征就是可在封裝芯片的周圍做出引腳，如SDRAM內存的集成電路兩側都有引腳(如圖1所示)，SGRAM內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上安裝布線。TSOP封裝的寄生參數(shù)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內存的制造上，不少知名內存制造商如三星、現(xiàn)代、Kingston等企業(yè)都采用這項技術進行內存封裝。
TinyBGA封裝成中流砥柱
20世紀90年代以來，隨著集成技術的進步、設備的改進和深亞微米技術的使用，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝方式的基礎上，又增添了新的方式———球柵陣列封裝，簡稱BGA。BGA封裝技術已經(jīng)在GPU(圖形處理芯片)、主板芯片組等大規(guī)模集成電路的封裝領域得到了廣泛的應用。而TinyBGA(Tiny BallGrid Array，小型球柵陣列封裝)就是微型BGA的意思，TinyBGA屬于BGA封裝技術的一個分支，它采用BT樹脂以替代傳統(tǒng)的TSOP技術，具有更小的體積、更好的散熱性能和電氣性能。目前高端顯卡的顯存以及DDR333、DDR400內存上都是采用這一封裝技術的產品(如圖2所示)。
TinyBGA封裝的芯片與普通TSOP封裝的芯片相比，有以下幾個特點：
一、單位容量內的存儲空間大大增加。相同大小的兩片內存顆粒，TinyBGA封裝方式的容量能比TSOP高一倍，成本也不會有明顯上升，而且當內存顆粒的制程小于0.25微米時，TinyBGA封裝的成本比TSOP還要低。
二、具有較高的電氣性能。TinyBGA封裝的芯片通過底部的錫球與PCB板相連，有效地縮短了信號的傳輸距離，信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)TSOP技術的1/4，信號的衰減也隨之下降，能夠大幅提升芯片的抗干擾性能。
三、具有更好的散熱能力。TinyBGA封裝的內存，不但體積比相同容量的TSOP封裝芯片小，同時也更薄(封裝高度小于0.8毫米)，從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36毫米。相比之下，TinyBGA方式封裝的內存擁有更高的熱傳導效率，TinyBGA封裝的熱抗阻比TSOP低75%。
采用TinyBGA新技術封裝的內存，可使所有計算機中的DRAM內存在體積不變的情況下，內存容量提高兩到三倍。另外，與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比，TinyBGA封裝方式有著更加快速和有效的散熱途徑。不過TinyBGA封裝仍然存在著占用基板面積較大的問題。
隨著以處理器為主的計算機系統(tǒng)性能的大幅提升，人們對于內存的品質和性能要求也日趨苛刻。為此，人們要求內存封裝更加緊湊，以適應大容量的內存芯片；要求內存封裝的散熱性能更好，以適應越來越快的核心頻率。毫無疑問的是，進展不太大的TSOP等內存封裝技術也越來越不適用于高頻、高速的新一代內存的封裝需求，新的內存封裝技術也應運而生了。
CSP封裝成明日之星
在BGA技術開始推廣的同時，另外一種從BGA發(fā)展來的CSP封裝技術(如圖3所示)正在逐漸展現(xiàn)它的生力軍本色。
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。圖4展示了三種封裝技術內存芯片的比較，從中我們可以清楚地看到內存芯片封裝技術正向著更小的體積方向發(fā)展。CSP封裝內存不但體積小，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%。
在CSP的封裝方式中，內存顆粒是通過一個個錫球焊接在PCB板上，由于焊點和PCB板的接觸面積較大，所以內存芯片在運行中所產生的熱量可以很容易地傳導到PCB板上并散發(fā)出去；而傳統(tǒng)的TSOP封裝方式中，內存芯片是通過芯片引腳焊在PCB板上的，焊點和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱就相對困難。CSP封裝可以從背面散熱，且熱效率良好。測試結果顯示，運用CSP封裝的內存可使傳導到PCB板上的熱量高達88.4%，而TSOP內存中傳導到PCB板上的熱量為71.3%。另外由于CSP芯片結構緊湊，電路冗余度低，因此它也省去了很多不必要的電功率消耗，致使芯片耗電量和工作溫度相對降低。
目前內存廠在制造DDR333和DDR400內存的時候均采用0.175微米制造工藝，良品率比較低。而如果將制造工藝提升到0.15微米甚至0.13微米的話，良品率將大大提高。而要達到這種工藝水平，采用CSP封裝方式則是不可或缺的，CSP將會是未來高性能內存封裝的最佳選擇。
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封裝技術至關重要
封裝技術是一種將集成電路打包的技術。就我們常見的內存來說，我們實際看到的體積和外觀并不是真正的內存的大小和面貌，而是內存芯片經(jīng)過打包即封裝后的產品。這種打包對于芯片來說是必需的，也是至關重要的。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質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。
封裝也可以說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、保護芯片和增強導熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁———芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產品而言，封裝技術都是非常關鍵的一環(huán)。
