【儀器儀表商情網 核心技術】經過漫長的流程,從設計到制造,終于獲得一顆 IC 晶片了。然而一顆晶片相當小且薄,如果不在外施加保護,會被輕易的刮傷損壞。此外,因為晶片的尺寸微小,如果不用一個較大尺寸的外殼,將不易以人工安置在電路板上。因此,本文接下來要針對封裝加以描述介紹。
目前常見的封裝有兩種,一種是電動玩具內常見的,黑色長得像蜈蚣的 DIP 封裝,另一為購買盒裝 CPU 時常見的 GBA 封裝。至于其他的封裝法,還有早期 CPU 使用的 PGA(Pin Grid Array;Pin Grid Array)或是 DIP 的改良版 QFP(塑料方形扁平封裝)等。因為有太多種封裝法,以下將對 DIP 以及 GBA 封裝做介紹。
傳統封裝,歷久不衰
首先要介紹的是雙排直立式封裝(Dual Inline Package,DIP),從下圖可以看到采用此封裝的 IC 晶片在雙排接腳下,看起來會像條黑色蜈蚣,讓人印象深刻,此封裝法為最早采用的 IC 封裝技術,具有成本低廉的優勢,適合小型且不需接太多線的晶片。但是,因為大多采用的是塑料,散熱效果較差,無法滿足現行高速晶片的要求。因此,使用此封裝的,大多是歷久不衰的晶片,如下圖中的 OP741,或是對運作速度沒那么要求且晶片較小、接孔較少的 IC 晶片。
▲ 左圖的 IC 晶片為 OP741,是常見的電壓放大器。右圖為它的剖面圖,這個封裝是以金線將晶片接到金屬接腳(Leadframe)。(Source :左圖 Wikipedia、右圖 Wikipedia)
至于球格陣列(Ball Grid Array,BGA)封裝,和 DIP 相比封裝體積較小,可輕易的放入體積較小的裝置中。此外,因為接腳位在晶片下方,和 DIP 相比,可容納更多的金屬接腳,
相當適合需要較多接點的晶片。然而,采用這種封裝法成本較高且連接的方法較復雜,因此大多用在高單價的產品上。
▲ 左圖為采用 BGA 封裝的晶片,主流的 X86 CPU 大多使用這種封裝法。右圖為使用覆晶封裝的 BGA 示意圖。(Source: 左圖 Wikipedia)
行動裝置興起,新技術躍上舞臺
然而,使用以上這些封裝法,會耗費掉相當大的體積。像現在的行動裝置、穿戴裝置等,需要相當多種元件,如果各個元件都獨立封裝,組合起來將耗費非常大的空間,因此目前有兩種方法,可滿足縮小體積的要求,分別為 SoC(System On Chip)以及 SiP(System In Packet)。
在智慧型手機剛興起時,在各大財經雜志上皆可發現 SoC 這個名詞,然而 SoC 究竟是什么東西?簡單來說,就是將原本不同功能的 IC,整合在一顆晶片中。藉由這個方法,不單可以縮小體積,還可以縮小不同 IC 間的距離,提升晶片的計算速度。至于制作方法,便是在 IC 設計階段時,將各個不同的 IC 放在一起,再透過先前介紹的設計流程,制作成一張光罩。