Eigenschaften und Vorteile verschiedener Halbleiterverpackungsformen:
DIP-Dual-In--Line-Paket
DIP (Dual In Line Package) bezieht sich auf integrierte Schaltkreischips, die in einem Dual-In-Line-Format verpackt sind. Die überwiegende Mehrheit der kleinen und mittelgroßen integrierten Schaltkreise (ICs) verwenden dieses Verpackungsformat, und die Anzahl der Pins überschreitet im Allgemeinen nicht 100. Der im DIP verpackte CPU-Chip verfügt über zwei Reihen von Pins, die in einen Chipsockel mit DIP-Struktur eingesetzt werden müssen. Selbstverständlich kann es auch direkt auf eine Leiterplatte mit der gleichen Anzahl an Lötlöchern und der gleichen geometrischen Anordnung zum Löten gesteckt werden. Beim Einsetzen und Herausziehen von DIP-verpackten Chips aus dem Chipsockel ist besondere Vorsicht geboten, um eine Beschädigung der Pins zu vermeiden.
DIP-Verpackungen weisen folgende Eigenschaften auf:
1. Geeignet zum Stanzen und Löten auf Leiterplatten, einfach zu bedienen.
Das Verhältnis zwischen Chipfläche und Verpackungsfläche ist relativ groß, was zu einem größeren Volumen führt.
Der 8088 in den CPUs der Intel-Serie übernimmt diese Verpackungsform, ebenso wie Cache- und frühe Speicherchips.
BGA-Ball-Grid-Array-Verpackung
Mit der Entwicklung der integrierten Schaltkreistechnologie werden die Verpackungsanforderungen für integrierte Schaltkreise immer strenger. Denn die Verpackungstechnik hängt mit der Funktionalität des Produkts zusammen. Wenn die Frequenz des IC 100 MHz überschreitet, kann es bei herkömmlichen Verpackungsmethoden zu dem sogenannten „CrossTalk“-Phänomen kommen. Wenn die Anzahl der Pins auf dem IC außerdem mehr als 208 beträgt, haben herkömmliche Verpackungsmethoden ihre eigenen Schwierigkeiten. Daher sind heute die meisten Chips mit hoher Pinanzahl (z. B. Grafikchips und Chipsätze) zusätzlich zur QFP-Verpackung auf die BGA-Verpackungstechnologie (Ball Grid Array Package) umgestiegen. BGA hat sich seit seiner Einführung zur besten Wahl für eine hohe-Dichte, hohe-Leistung und Multi-Pin-Gehäuse von CPUs, South/North-Bridge-Chips auf Motherboards und anderen Geräten entwickelt.
Die BGA-Verpackungstechnologie kann in fünf Kategorien unterteilt werden: 1. PBGA-Substrat (Plasric BGA): im Allgemeinen eine mehrschichtige Platine, die aus 2–4 Schichten organischer Materialien besteht. In den CPUs der Intel-Serie verwenden die Pentium II-, III- und IV-Prozessoren alle diese Verpackungsform.
2. CBGA-Substrat (Ceramic BGA): Bezieht sich auf ein Keramiksubstrat. Die elektrische Verbindung zwischen Chips und Substraten wird normalerweise mithilfe einer Flip-Chip-Installationsmethode (FC) hergestellt. In den CPUs der Intel-Serie haben alle Pentium I-, II- und Pentium Pro-Prozessoren diese Verpackungsform übernommen.
3. FCBGA (FilpChipBGA)-Substrat: hartes mehrschichtiges Substrat.
4. TBGA-Substrat (TapeBGA): Das Substrat ist eine 1-2-lagige Leiterplatte mit streifenförmigem weichem Material.
5. CDPBGA-Substrat (Carity Down PBGA): Bezieht sich auf den Chipbereich (auch Hohlraumbereich genannt) mit einer quadratischen Vertiefung in der Mitte des Gehäuses.
BGA-Verpackungen weisen folgende Eigenschaften auf:
Obwohl die Anzahl der I/O-Pins zugenommen hat, ist der Abstand zwischen den Pins viel größer als bei QFP-Gehäusen, was die Ausbeute verbessert.
Obwohl der Stromverbrauch von BGA steigt, kann der Einsatz von kontrollierbarem Kollaps-Chip-Löten die elektrische und thermische Leistung verbessern.
3. Die Signalübertragungsverzögerung ist gering und die Anpassungsfrequenz wird erheblich verbessert.
4. Die Montage kann durch koplanares Schweißen erfolgen, was die Zuverlässigkeit erheblich verbessert.
Die BGA-Verpackungsmethode ist nach mehr als zehnjähriger Entwicklungszeit in die praktische Phase eingetreten. 1987 begann die Citizen Corporation in Japan mit der Entwicklung von Chips mit kunststoffverkapselter Ball-Grid-Array-Verpackung (BGA). Anschließend beteiligten sich auch Unternehmen wie Motorola und Compaq an der Entwicklung von BGA. Im Jahr 1993 war Motorola das erste Unternehmen, das BGA in Mobiltelefonen einsetzte. Im selben Jahr wandte Compaq es auch auf Workstations und PC-Computer an. Bis vor fünf oder sechs Jahren begann Intel, BGA in Computer-CPUs (wie Pentium II, Pentium III, Pentium IV usw.) und Chipsätzen (wie i850) zu verwenden, was eine Rolle bei der Erweiterung des Anwendungsbereichs von BGA spielte. BGA hat sich zu einer äußerst beliebten IC-Packaging-Technologie entwickelt und verzeichnete im Jahr 2000 eine weltweite Marktgröße von 1,2 Milliarden Stück. Es wird erwartet, dass die Marktnachfrage im Jahr 2005 im Vergleich zum Jahr 2000 um mehr als 70 % steigen wird.
