生產工藝、封裝形式與
PCB的可制造性設計有著密切關系,了解企業自身的生產能力也是可制造性設計所必需的。
1.貼裝工藝(SMT)和PCB設計的關系
所謂表面貼裝工藝技術,指的是有關如何將基板、元器件通過有效工藝材料和工藝組裝起來,并確保有良好壽命的一門技術。
2、PCB設計與IC芯片封裝
當今的電子技術,尤其是微電子技術得到了迅猛的發展,大規模、超大規模集成電路越來越多地應用到了通用系統當中。如今,深亞微米生產工藝在IC中的廣泛應用使得芯片的集成規模更加龐大。作為PCB的設計人員,必須要了解IC芯片的各種制作工藝及特點,只有這樣才能更好地指導PCB的可制造性設計。
封裝形式就是指IC芯片的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封保護及增強電熱導性能,它還通過芯片上的接點用導線與封裝外殼引腳相連,這些引腳又通過
PCB上導線與其他元器件相連。衡量一個芯片封裝技術的一個重要指標是芯片面積與封裝面積之比,這個值越接近于1,說明這種芯片的封裝技術越好。一般來說,現在新一代的CPU的出現都是伴隨著一種新的封裝形式產生的。
目前,根據技術出現時間順序排列,IC芯片的封裝技術主要有雙列直插封裝(DIP)、小尺寸封裝(SOP)和塑料四邊引出扁平封裝(PQFP)、球柵陣列(BGA)封裝、芯片尺寸封裝(CSP)和多芯片組(MCM)封裝。下面是對各種具體的封裝形式的簡要介紹:
(1)雙列直插封裝(DIP) 雙列直插封裝(Dual In-line Package,DIP),是上世紀70年代流行的封裝技術,它具有適合PCB的穿孔安裝、易于PCB的布線和操作方便 等優點。DIP又具有多種封裝結構形式:多層陶瓷雙列直插式、單層陶瓷雙列直插式和引線框架式DIP。其中,引線框架式DIP又包含玻璃陶瓷封裝式、塑料包封結構式以有陶瓷低熔玻璃封裝式3類。這種封裝技術的缺點是封裝尺寸大,封裝效率很低。例如,采用40根I/O引腳的塑料包封雙列直插式封裝的CPU,其芯片面積與封裝面積之比為1:80,遠遠低于1。采用這種封裝形式的典型芯片有Intel公司的8086、80286等。
(2)小尺寸封裝(SOP)塑料四邊引出扁平封裝(PQFP)這是上世紀80年代出現的芯片載體封裝,它包括陶瓷無引線芯片載體(Leadless Ceramic Chip Carrier ,LCCC)、塑料有引線芯片載體(Plastic Leaded Chip Carrier ,PLCC)、小尺寸封裝(Small Outline Package ,SOP)和塑料四邊引出扁平封裝(Plastic Quad Flat Package,PQFP)。這種芯片載體封裝技術大大提高了芯片的封裝效率,在一定程度上克服了雙列直插式封裝技術的不足。例如,以一種四邊引出扁平封裝(QFP)的CPU為例,它的芯片面積與封裝面積之比能達到1:7.8。
(3)球柵陣列(BGA)封裝 球柵陣列(Ball Grid Array Package,BGA)封裝技術是為滿足硅芯片的集成度的不斷提高,以及在集成度的提高對集成電路封裝更加嚴格的要求且I/O引腳和芯片功耗急劇增加的形勢下發展而來的。
3.企業的生產能力與PCB的設計
了解企業自身實際的生產能力,的推動可制造性設計管理的重要組成部分。這項工作包括對企業的所有設備的能力進行量化考察、規劃和制定規范指標。