CPU封裝技術介紹

       所謂「CPU封裝技術」是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術。以CPU爲例，咱們實際看到的體積和外觀並非真正的CPU內核的大小和麪貌，而是CPU內核等元件通過封裝後的產品。

　　CPU封裝對於芯片來講是必須的，也是相當重要的。由於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形成電氣性能降低。另外一方面，封裝後的芯片也更便於安裝和運輸。因爲封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之鏈接的PCB(印製電路板)的設計和製造，所以它是相當重要的。封裝也能夠說是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼，它不只起着安放、固定、密封、保護芯片和加強導熱性能的做用，並且仍是溝通芯片內部世界與外部電路的橋樑——芯片上的接點用導線鏈接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又經過印刷電路板上的導線與其餘器件創建鏈接。所以，對於不少集成電路產品而言，封裝技術都是很是關鍵的一環。

　　目前採用的CPU封裝可能是用絕緣的塑料或陶瓷材料包裝起來，能起着密封和提升芯片電熱性能的做用。因爲如今處理器芯片的內頻愈來愈高，功能愈來愈強，引腳數愈來愈多，封裝的外形也不斷在改變。封裝時主要考慮的因素：

　　芯片面積與封裝面積之比爲提升封裝效率，儘可能接近1:1 引腳要儘可能短以減小延遲，引腳間的距離儘可能遠，以保證互不干擾，提升性能 基於散熱的要求，封裝越薄越好

　　做爲計算機的重要組成部分，CPU的性能直接影響計算機的總體性能。而CPU製造工藝的最後一步也是最關鍵一步就是CPU的封裝技術，採用不一樣封裝技術的CPU，在性能上存在較大差距。只有高品質的封裝技術才能生產出完美的CPU產品。

　　CPU芯片的封裝技術：

　　DIP封裝

　　DIP封裝(Dual In-line Package)，也叫雙列直插式封裝技術，指採用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數中小規模集成電路均採用這種封裝形式，其引腳數通常不超過100。DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，須要插入到具備DIP結構的芯片插座上。固然，也能夠直接插在有相同焊孔數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當心，以避免損壞管腳。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。

　　DIP封裝具備如下特色：

　　1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操做方便。

　　2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。

　　最先的400四、800八、808六、8088等CPU都採用了DIP封裝，經過其上的兩排引腳可插到主板上的插槽或焊接在主板上。

　　QFP封裝

　　這種技術的中文含義叫方型扁平式封裝技術(Plastic Quad Flat Pockage)，該技術實現的CPU芯片引腳之間距離很小，管腳很細，通常大規模或超大規模集成電路採用這種封裝形式，其引腳數通常都在100以上。該技術封裝CPU時操做方便，可靠性高;並且其封裝外形尺寸較小，寄生參數減少，適合高頻應用;該技術主要適合用SMT表面安裝技術在PCB上安裝佈線。

　　PFP封裝

　　該技術的英文全稱爲Plastic Flat Package，中文含義爲塑料扁平組件式封裝。用這種技術封裝的芯片一樣也必須採用SMD技術將芯片與主板焊接起來。採用SMD安裝的芯片沒必要在主板上打孔，通常在主板表面上有設計好的相應管腳的焊盤。將芯片各腳對準相應的焊盤，便可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，若是不用專用工具是很難拆卸下來的。該技術與上面的QFP技術基本類似，只是外觀的封裝形狀不一樣而已。

　　PGA封裝

　　該技術也叫插針網格陣列封裝技術(Ceramic Pin Grid Arrau Package)，由這種技術封裝的芯片內外有多個方陣形的插針，每一個方陣形插針沿芯片的四周間隔必定距離排列，根據管腳數目的多少，能夠圍成2～5圈。安裝時，將芯片插入專門的PGA插座。爲了使得CPU可以更方便的安裝和拆卸，從486芯片開始，出現了一種ZIF CPU插座，專門用來知足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術通常用於插拔操做比較頻繁的場合之下。

　　BGA封裝

　　BGA技術(Ball Grid Array Package)即球柵陣列封裝技術。該技術的出現便成爲CPU、主板南、北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。但BGA封裝佔用基板的面積比較大。雖然該技術的I/O引腳數增多，但引腳之間的距離遠大於QFP，從而提升了組裝成品率。並且該技術採用了可控塌陷芯片法焊接，從而能夠改善它的電熱性能。另外該技術的組裝可用共面焊接，從而能大大提升封裝的可靠性;而且由該技術實現的封裝CPU信號傳輸延遲小，適應頻率能夠提升很大。

　　BGA封裝具備如下特色：

　　1.I/O引腳數雖然增多，但引腳之間的距離遠大於QFP封裝方式，提升了成品率

　　2.雖然BGA的功耗增長，但因爲採用的是可控塌陷芯片法焊接，從而能夠改善電熱性能

　　3.信號傳輸延遲小，適應頻率大大提升

　　4.組裝可用共面焊接，可靠性大大提升

　　目前較爲常見的封裝形式：

　　OPGA封裝

　　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，相似印刷電路板上的材料。 此種封裝方式能夠下降阻抗和封裝成本。OPGA封裝拉近了外部電容和處理器內核的距離，能夠更好地改善內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。

　　mPGA封裝

　　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等少數產品所採用，並且可能是些高端產品，是種先進的封裝形式。

　　CPGA封裝

　　CPGA也就是常說的陶瓷封裝，全稱爲Ceramic PGA。主要在Thunderbird(雷鳥)核心和「Palomino」核心的Athlon處理器上採用。

　　FC-PGA封裝

　　FC-PGA封裝是反轉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，以致片模或構成計算機芯片的處理器部分被暴露在處理器的上部。經過將片模暴露出來，使熱量解決方案可直接用到片模上，這樣就能實現更有效的芯片冷卻。爲了經過隔絕電源信號和接地信號來提升封裝的性能，FC-PGA 處理器在處理器的底部的電容放置區域(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 封裝用於奔騰 III 和英特爾 賽揚 處理器，它們都使用 370 針。

　　FC-PGA2封裝

　　FC-PGA2 封裝與 FC-PGA 封裝類型很類似，除了這些處理器還具備集成式散熱器 (IHS)。集成式散熱器是在生產時直接安裝處處理器片上的。因爲 IHS 與片模有很好的熱接觸而且提供了更大的表面積以更好地發散熱量，因此它顯著地增長了熱傳導。FC-PGA2 封裝用於奔騰 III 和英特爾賽揚處理器(370 針)和奔騰 4 處理器(478 針)。

　　OOI封裝

　　OOI 是 OLGA 的簡寫。OLGA 表明了基板柵格陣列。OLGA 芯片也使用反轉芯片設計，其中處理器朝下附在基體上，實現更好的信號完整性、更有效的散熱和更低的自感應。OOI 有一個集成式導熱器 (IHS)，能幫助散熱器將熱量傳給正確安裝的風扇散熱器。OOI 用於奔騰 4 處理器，這些處理器有 423 針。

　　PPGA封裝

　　「PPGA」的英文全稱爲「Plastic Pin Grid Array」，是塑針柵格陣列的縮寫，這些處理器具備插入插座的針腳。爲了提升熱傳導性，PPGA 在處理器的頂部使用了鍍鎳銅質散熱器。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。

　　S.E.C.C.封裝

　　「S.E.C.C.」是「Single Edge Contact Cartridge」縮寫，是單邊接觸卡盒的縮寫。爲了與主板鏈接，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. 內部，大多數處理器有一個被稱爲基體的印刷電路板鏈接起處理器、二級高速緩存和總線終止電路。S.E.C.C. 封裝用於有 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。

　　S.E.C.C.2 封裝

　　S.E.C.C.2 封裝與 S.E.C.C. 封裝類似，除了S.E.C.C.2 使用更少的保護性包裝而且不含有導熱鍍層。S.E.C.C.2 封裝用於一些較晚版本的奔騰II 處理器和奔騰 III 處理器(242 觸點)。

　　S.E.P.封裝

　　「S.E.P.」是「Single Edge Processor」的縮寫，是單邊處理器的縮寫。「S.E.P.」封裝相似於「S.E.C.C.」或者「S.E.C.C.2」封裝，也是採用單邊插入到Slot插槽中，以金手指與插槽接觸，可是它沒有全包裝外殼，底板電路從處理器底部是可見的。「S.E.P.」封裝應用於早期的242根金手指的Intel Celeron 處理器。

　　PLGA封裝

　　PLGA是Plastic Land Grid Array的縮寫，即塑料焊盤柵格陣列封裝。因爲沒有使用針腳，而是使用了細小的點式接口，因此PLGA封裝明顯比之前的FC-PGA2等封裝具備更小的體積、更少的信號傳輸損失和更低的生產成本，能夠有效提高處理器的信號強度、提高處理器頻率，同時也能夠提升處理器生產的良品率、下降生產成本。目前Intel公司Socket 775接口的CPU採用了此封裝。

　　CuPGA封裝

　　CuPGA是Lidded Ceramic Package Grid Array的縮寫，即有蓋陶瓷柵格陣列封裝。其與普通陶瓷封裝最大的區別是增長了一個頂蓋，能提供更好的散熱性能以及能保護CPU核心免受損壞。目前AMD64系列CPU採用了此封裝。

來自：http://tech.yktworld.com/201007/201007242249364308.html