6. 微电子封装发展阶段

第1阶段：80年代以前——通孔插装时代

通孔器件和插件是主要的封装形式，与印刷电路板(PCB)连接的工艺是手工锡焊装配，特点是插孔安装到PCB 板上，装备完成后一般都有长的引脚。基板的面积非常大，芯片占基板面积相对比较小，封装密度低，约为 10-25%左右；电容和电感等无源器件也使用插装的方式安装在芯片的周围；频率低，难以满足高效自动化生产的要求，是典型的二维平面的封装形式。

单列直插封装(SIP，Single Inline Package)：引脚从封装体的一个侧面引出，排列成一条直线，主要的封装外形有SIP8、SIP9、SIPT10等，通常引脚数量为2~23个，引脚节距通常为2.54mm和1.27mm。

双列直插封装(DIP，Dual Inline Package)：采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存和早期的内存芯片也是这种封装形式。DIP是从封装体的两侧引出引脚，排列成两条直线，引脚数量为4~88个，引脚节距标准为2.54mm，当引线节距缩窄为1.778mm时命名为SDIP(Shrink DIP)，当引线节距缩窄为1.27mm时命名为IP(Super Shrink DlP)。在表面贴装器件出现之前，DIP是最具代表性的集成电路封装外形。

PGA(Pin Grid Array)插针网格阵列封装：有多个方阵形插针，每个方阵形插针沿芯片四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。从486芯片开始出现一种叫ZIF(Zero Insertion Force Socket)的CPU插座专门用来满足CPU在安装和拆卸上的要求。其特点是插拔操作更方便，可靠性高，可适应更高的频率。Intel系列CPU中，80486和Pentium、Pentium Pro均采用这种封装形式。

第2阶段：80年代——表面贴装时代

20世纪70年代，IC技术飞速发展，一个硅片可集成211~216个元器件，称为大规模IC(Large Scale Integration，LSl)。元器件集成度大幅增加，芯片尺寸不断扩大。20世纪80年代，随着表面贴装技术(SMT)的出现，与之相应的各类于80年代初达到标准化，并批量表面贴装元器件封装技术日益成熟，生产。表面贴装件的主要特点是使用引脚代替针脚，在封装体两边或者四周位置存在扁平形状的引脚，这些引脚更方便在电路板上对芯片进行定位，也更容易在表面涂覆焊膏、进一步进行回流焊接。

(1) 小晶体管外形(SOT, Small Outline Transistor)

SOT作为最先研制出的表面贴装器件之一，主要包括SOT23SOT89、SOT143、SC70和SOT223。其中SOT23又根据塑封体厚度和大小分为TSOT23(Thin SOT23)和SSOT23(Small SOT23)。

(2) 小外形封装(SOP,Small Outline Package)

又称为小外形集成电路(SOIC)相当于DIP封装外形的引脚向外弯曲90度。体积和重量比DIP小很多。通常具有两种引脚类型，一种是“L”形引脚，通常称为SOP;另一种是“J”形引脚，通常称为SOJ。引线脚节距有1.27、0.8、0.65当引线脚节距0.50、0.40mm。名为 SSOP0.65mm 时命(Shrink soP)SOP当封装体的厚度不超过1.05mm时命名为TSOP (Thin SOP)。封装厚度不超过1.05mm且引线脚节距不超过0.65mm:TSSoP(Thin Shrink SOP)

(3) 四方扁平封装(QFP, Quad Flat Package)

QFP(Quad Flat Package)为四侧引脚扁平封装，是表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶瓷、金属和塑料三种。塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装。不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑LSI电路，而且也用于模拟LSI电路。引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多种规格。

(4) QFN(方形扁平无引脚封装)

QFN(Quad Flat No-lead Package)，表面贴装型封装之一。封装四侧配置有电极触点(简称管脚)。由于无引脚，贴装占有面积比QFP小，高度比QFP低。材料有陶瓷和塑料两种。管脚中心距一般为0.65、0.50、0.4、0.35mm为主。具有小型化和卓越的电、热性能,

第3阶段：90年代——面阵列封装:球栅阵列、倒装芯片FC

20世纪80年代至90年代，随着IC特征尺寸减小及集成度的提高，芯片尺寸不断增大，IC发展到超大规模集成电路(VeryLarge Scale Integration，VLSI)阶段，可集成2¹⁶~2²²个元器件，其I/O数达到数百个，甚至过千。原来四边引脚的QFP及其他类型的电子封装，已经不能满足封装VLSI的要求。电子封装引脚由周边排列型发展成矩阵分布型，以球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)和倒装芯片(Flip-chip，FC)技术为代表的面封装形式 开始兴起。这种封装形式可以利用整个芯片背面的面积，传统的管脚被焊球所替代，同时减小了焊点的尺寸和间距，大大缩短了芯片与基板之间的连接距离。

20世纪90年代，美国开发出微型球栅阵列(μBGA)，日本开发了芯片尺寸封装(Chip Scale(Size)Package，(两种封装的实质相同CSP)CSP封装面积与芯片面积之比不大于1.2，解决了芯片小而封装大的根本矛盾。随着BGA技术的出现和发展，出现了多芯片模块(MultiChipModel, MCM)，而且基板的尺寸有所下降，封装密度进一步提高。

第4阶段：2000年代——堆叠式封装

进入21世纪，随着智能手机的快速发展，以及半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸极限，半导体技术进入“后摩尔定律”时代，从过去着力圆片制造工艺技术节点的推进，转向系统级设计制造封装技术的创新，先进封装技术得到了空前发展，3D 封装、系统级封装(System in Package,SIP)等，从此开始封装的概念从原来的封装元器件的概念演变成了封装系统，封装体承载了更多的功能。与此同时 PCB 板上电容和电感等无源器件的集成和多芯片模块的堆叠开始出现了，芯片占基板的面积也已经从 最开始的10-25%增加到了100%。