知識力

請自行調高解析度

❒ 積體電路封裝的內部與外部
由＜圖一＞可以看出，積體電路(IC)的封裝可以分為「內部」與「外部」，在學習積體電路封裝時分成內部與外部比較不容易混淆：
➤封裝內部：是指封裝內部晶片(Chip)上的「黏著墊(Bond pad)」與「導線架(或導線載板)」之間的連接方式，一般從外觀上看不出來。
➤封裝外部：是指封裝外部的「導線架(或導線載板)」與「印刷電路板(PCB)」之間的連接方式，也就是我們看到的積體電路外觀。知識力www.ansforce.com。

圖一　積體電路封裝的內部與外部。

❒ 積體電路的封裝材料
積體電路(IC)的封裝主要是為了保護晶片，隔絕水氣與灰塵，而封裝後的導線架可以焊接在印刷電路板(PCB)上，如＜圖一＞所示。封裝外殼所使用的材料，主要是考量成本與散熱性，由於積體電路在工作時會產生大量熱能，特別是構造愈複雜或製程線寬愈小的積體電路(例如：CPU或DSP等處理器)，通常積集度愈高，代表CMOS愈密集，產生的熱能愈大，需要散熱性更好的材料來包裝才行，一般封裝外殼材質可以分為下列三種：
➤塑膠封裝(Plastic package)：使用塑膠封裝的散熱性最差，大家只要回想塑膠常常用來製作鍋子的握柄就明白塑膠的散熱性不佳了。但是塑膠製作最容易成本最低，通常使用在結構較簡單，晶片內含有CMOS數目較少的積體電路。
➤陶瓷封裝(Ceramic package)：使用陶瓷封裝的散熱性較佳，大家只要回想將熱水注入陶瓷杯子裡，杯子是不是立刻就燙了起來呢？顯然陶瓷的導熱性還不錯。但是陶瓷需要燒結成型所以製作較困難成本較高，通常使用在結構較複雜，晶片內含有CMOS數目較多的積體電路，例如：中央處理器(CPU)、北橋晶片等。知識力www.ansforce.com。
➤金屬封裝(Metal package)：其實在所有的材料中，金屬的散熱性是最好的，不幸的是金屬會導電，因此無法直接用來作為封裝外殼，否則金屬外殼會與導線架短路，聰明的科學家想到先使用陶瓷或塑膠封裝，並將封裝外殼上方的陶瓷或塑膠以金屬外殼取代，如此一來下方的陶瓷或塑膠不會與導線架短路，上方的金屬又可以快速地散熱，稱為「金屬封裝」。金屬封裝的散熱性最佳，但是製作較困難成本也較高，通常使用在結構較複雜，晶片內含有CMOS數目較多的積體電路，目前許多中央處理器(CPU)、晶片組的北橋晶片等都有使用金屬封裝。知識力www.ansforce.com。

❒ 導線架(Lead frame)
導線架的構造如＜圖二＞所示，一端「集中在一起」以金線連接到晶片四周圍的黏著墊(Bond pad)上，而另一端「分散開來」連接到印刷電路板上，大家別忘記，積體電路(IC)最後一定要連接到印刷電路板(PCB)上才能與其他積體電路(IC)一起工作。導線架其實是好幾支金屬接腳，將「集中在一起」的電訊號「分散開來」，主要是由於黏著墊(Bond pad)是製作在晶片四周圍，晶片很小所以黏著墊也很小(大約10μm)，但是印刷電路板上的線路通常比較粗(大約100μm)，因此必須靠導線架將集中在一起的電訊號分散開來，使用導線架的缺點是只能使用「打線封裝」，因此導線架只能使用在金屬接腳(蜈蚣腳)較少的積體電路上。

圖二　導線架(Lead frame)的構造。

❒ 導線載板(Laminate substrate)
導線載板的種類很多，通常用來做為「覆晶載板(Flip chip substrate)」，其構造如＜圖三(a)＞所示，主要是配合覆晶封裝使用，導線載板的功能與導線架完全相同，也是將「集中在一起」的電訊號「分散開來」，只是構造不同，導線架是直接將金屬接腳折成像蜈蚣腳的形狀，而導線載板是使用印刷電路板的製作方式將金屬線路埋藏在一塊很小的塑膠板內，而這些金屬線路其實也是一端「集中在一起」，另一端「分散開來」，如 ＜圖三(b)＞所示。知識力www.ansforce.com。

圖三　導線載板的構造。

【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請自行聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。
 

【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞