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2.4.1 集成电路及其封装

1.集成电路简介

集成电路,顾名思义,就是把电路集成在一起,这样既缩小了体积,也方便电路和产品的设计,集成电路在智能手机中一般用字母IC、N、U等表示。

集成电路并不能把所有的电子元器件都集成在里面,对于大于1000pF的电容、阻值较大的电阻、电感,不容易进行集成,所以集成电路的外部会接有很多的元器件。

集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备,如收音/录音机、电视机、计算机等方面得到了广泛的应用,同时在军事、通信、遥控等方面也得到广泛的应用。

用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也会大大提高。集成电路在手机中的应用更是广泛,随着手机功能的增加和体积的缩小,手机芯片的集成度也越来越高,即超大规模集成电路的应用为手机增添了更多功能。

2.手机集成电路封装

在手机中,使用的集成电路多种多样,外形和封装也有多种样式,快速有效地识别手机的集成电路封装和区分引脚是初学者的难点,下面分别进行介绍。

(1)SOP封装

SOP(Small Outline Package)封装又称小外形封装,是一种比较常见的封装形式,SOP封装的集成电路引脚均分布在两边,其引脚数目多在28个以下。如早期手机用的电子开关、电源管理电路、功放电路等都采用这种封装。

SOP封装的集成电路如图2-69所示。

图2-69 SOP封装的集成电路

SOP封装的集成电路引脚的区分方法是:在集成电路的表面都会有一个圆点,靠近圆点最近的引脚就是1脚,然后按照逆时针循环依次是2脚、3脚、4脚等。

(2)QFP封装

QFP(Quad Flat Pockage)为四侧引脚扁平封装,又称为方形扁平封装,是表面贴装型封装之一,引脚从4个侧面引出呈海鸥翼(L)型,基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料QFP是目前应用最多的集成电路封装形式。

QFP封装的集成电路四周都有引脚,而且引脚数目较多,早期手机中的中频电路、DSP电路、音频电路、电源电路等都采用QFP封装。

QFP封装的集成电路如图2-70所示。

图2-70 QFP封装的集成电路

QFP封装的集成电路引脚的区分方法是在集成电路的表面都会有一个圆点,如果在4个角上都有圆点,就以最小的一个为准(或者将集成电路摆正,一般左下角的为1脚)。靠近圆点最近的引脚就是1脚,然后按照逆时针循环依次是2脚、3脚、4脚等。

(3)QFN封装

QFN(Quad Flat No-lead Package,方形扁平无引脚封装)是一种焊盘尺寸小、体积小,以塑料作为密封材料的新兴的表面贴装芯片封装技术,现在多称为LCC。由于无引脚、贴装占有面积比QFP小、高度比QFP低等优点得到广泛应用。但是,引脚很难做到像QFP的引脚那样多,一般引脚从14到100个左右。

QFN封装材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC标记时,基本上都是陶瓷QFN。引脚触点中心距1.27mm。塑料QFN是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装,引脚触点中心距除1.27mm外,还有0.65mm和0.5mm两种,这种封装也称为塑料LCC、PCLC、PLCC等。

手机中的电源管理芯片和射频芯片多采用QFN封装,QFN封装的集成电路如图2-71所示。

图2-71 QFN封装的集成电路

QFN封装的集成电路引脚的区分方法是,在集成电路的表面都会有一个圆点,如果在4个角上都有圆点,就以最小的一个为准(或者将集成电路摆正,一般左下角的为1脚)。靠近圆点最近的引脚就是1脚,然后按照逆时针循环依次是2脚、3脚、4脚等。

(4)BGA封装

BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写,即球栅阵列封装。1993年,摩托罗拉率先将BGA应用于手机,手机中的CPU、存储器、DSP电路、音频处理器电路都是BGA封装的集成电路,另外在BGA封装的基础上还延伸出其他封装形式。

手机中BGA封装的集成电路主板焊盘引脚的区分方法是:

(1)将手机主板平放在桌面上,先找出主板BGA焊盘的定位点,在主板BGA焊盘的一角会有一个圆点,或者在主板BGA焊盘内侧焊点面会有一个角与其他三个角不同,这个角就是主板BGA焊盘的定位点。

(2)以定位点为基准点,从左到右的引脚按数字1、2、3、4……排列,从上到下按A、B、C、D……排行,但字母中没有I、O、Q、S、X、Z等字母,如果排到I了,就把I略过,用J延续。如果字母排到Y还没有排完,那么字母可以延位为AA、AB、AC……依次类推。例如A1引脚指以定位点从左到右第A行,从上到下第一列的交叉点;B6引脚的指从上往下第B行,从左到右第6列的交叉点。

主板BGA焊盘引脚的区分方法如图2-72所示。

图2-72 主板BGA焊盘引脚的区分方法

如果是BGA芯片焊点引脚,我们同样需要找到BGA芯片的定位点,根据上面主板焊盘的判断方法,我们可以分析出来,以定位点为基准点,从右到左的引脚按数字1、2、3、4……排列,从上到下按A、B、C、D……排列。

BGA芯片焊点引脚的区分方法如图2-73所示。

图2-73 BGA芯片焊点引脚的区分方法

常见的几种BGA封装的集成电路的外形如图2-74所示。

图2-74 BGA封装的集成电路

(5)CSP封装

CSP(Chip Scale Package)封装,是芯片级封装的意思。CSP封装是最新一代芯片封装技术,CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14,已经相当接近1:1的理想情况,绝对尺寸也仅有32平方毫米,约为普通BGA的 1/3,仅仅相当于TSOP内存芯片面积的 1/6。与BGA封装相比,同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。

CSP封装技术和引脚的方式没有直接关系,在定义中主要指内核芯片面积和封装面积的比例。由CSP封装延伸出来的还有UCSP封装和WLCSP封装,UCSP封装和WLCSP封装在手机中应用较多。

CSP封装的集成电路如图2-75所示。

图2-75 CSP封装的集成电路

(6)LGA封装

LGA全称是Land Grid Array,直译过来就是栅格阵列封装,主要在于它用金属触点式封装,LGA封装的芯片与主板的连接是通过弹性触点接触,而不是像BGA一样通过锡珠进行连接,BGA中的B(Ball)——锡珠,芯片与主板电路间就是靠锡珠接触,这就是BGA封装和LGA封装的区别。

在计算机的CPU中,不少是采用LGA封装的芯片,其实在手机中LGA封装的芯片仍然通过锡珠和主板进行连接。

LGA封装的集成电路如图2-76所示。

图2-76 LGA封装的集成电路

(7)WLCSP封装

WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging,晶圆片级芯片规模封装),即晶圆级芯片封装方式,不同于传统的芯片封装方式(先切割再封测,而封装后至少增加原芯片 20%的体积),此种技术是先在整片晶圆上进行封装和测试,然后才切割成一个个的芯片颗粒,因此封装后的体积等同芯片裸晶的原尺寸。

WLCSP封装方式不仅明显地缩小了内存模块的尺寸,符合空间的高密度需求,另一方面在效能的表现上,更提升了数据传输的速度与稳定性。

在智能手机中,WLCSP封装是使用较多的一种封装形式。 V3jw8FeLRgEqpdY7V9XmYNF1d4RC1CcTh4j6EcX3D1vyr+aHuKNLMMO8f3QqNpXR

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