哪些芯片需要基板，哪些芯片不需要基板？芯片基板清洗劑

合明科技發布時間：2024-09-25 ?? 2104 Tags：陶瓷基板玻璃基板芯片封裝清洗劑W3210

一、需要基板的芯片

在芯片封裝領域，有很多封裝類型會使用到封裝基板。例如BGA（Ball Grid Array）、QFP（Quad Flat Package）、PGA（Pin Grid Array）、SiP（System in Package）、CSP（Chip Scale Package）、PoP（Package on Package）等封裝類型的芯片通常需要基板。

（一）BGA封裝芯片 BGA封裝是一種球柵陣列封裝。這種封裝的芯片底部有許多錫球（焊點），這些錫球與基板上的焊盤相連接。基板在BGA封裝中起到了關鍵的作用。

電氣連接方面：芯片的眾多引腳通過錫球與基板連接，基板上的線路可以將芯片的信號傳輸到外部電路，實現芯片與其他電子元件的通信。例如在計算機的主板上，很多BGA封裝的芯片（如CPU、芯片組等）通過基板與其他的內存芯片、擴展卡等進行數據交換。
物理保護方面：基板為芯片提供了物理支撐，防止芯片受到外界的物理沖擊和損壞。由于BGA封裝的芯片引腳較多且間距小，直接暴露在外容易受損，而基板可以將芯片包裹在內部，起到保護作用。
散熱方面：在一些高性能的BGA封裝芯片中，基板可以幫助散熱。例如一些圖形處理芯片（GPU），在工作時會產生大量的熱量，基板可以將熱量傳導出去，避免芯片過熱導致性能下降或損壞。

（二）QFP封裝芯片 QFP封裝是一種四邊扁平封裝。這種封裝的芯片引腳分布在芯片的四周。

電氣連接功能：基板為QFP封裝芯片的引腳提供了連接的平臺，通過在基板上的布線，將芯片的引腳與外部電路連接起來。在一些小型的電子設備中，如手機充電器中的控制芯片，QFP封裝的芯片通過基板與其他的電源管理電路元件連接，實現對充電過程的控制。
尺寸調整功能：芯片的引腳間距可能比較小，而外部電路的連接間距可能較大，基板可以起到過渡的作用，將芯片的微細引腳間距調整到適合與外部電路連接的尺寸間距。

（三）PGA封裝芯片 PGA封裝是一種插針網格陣列封裝。

電氣連接的實現：芯片的引腳是針狀的，插入到基板上對應的插孔中，通過這種方式實現電氣連接。在早期的計算機CPU中，PGA封裝較為常見，CPU通過PGA封裝與主板上的基板連接，從而與主板上的其他元件（如內存、顯卡等）進行數據交互。
應力緩和作用：當芯片在工作過程中由于溫度變化等原因產生熱應力時，基板可以緩解這種應力，防止芯片引腳因應力過大而損壞。

（四）SiP封裝芯片 SiP是將多個不同功能的芯片集成在一個封裝內。

集成功能的實現基礎：基板是實現這種集成的關鍵。不同功能的芯片（如處理器芯片、傳感器芯片、通信芯片等）通過基板進行電氣連接和物理固定。例如在一些物聯網設備中，將微控制器芯片、無線通信芯片和傳感器芯片通過SiP封裝集成在一起，基板為這些芯片提供了相互連接的線路，使得它們能夠協同工作。
整體性能的保障：基板可以對SiP封裝內的各個芯片進行保護，同時也有助于優化整個封裝的電氣性能，如減少信號干擾等。

（五）CSP封裝芯片 CSP封裝是一種接近芯片尺寸的封裝。

電氣連接的緊湊性：基板在CSP封裝中有助于實現芯片與外部的緊湊電氣連接。由于CSP封裝的芯片尺寸較小，引腳間距也小，基板可以精確地將芯片的信號引出到外部。在一些便攜式電子設備（如智能手機、平板電腦等）中的存儲芯片（如閃存芯片），CSP封裝通過基板與設備的主板電路連接，滿足設備對存儲容量和數據傳輸速度的要求。
小型化的支持：基板的設計可以適應CSP封裝芯片的小型化需求，在有限的空間內實現芯片的封裝和功能連接。

（六）PoP封裝芯片 PoP是一種堆疊式封裝。

多層連接的關鍵：在PoP封裝中，上層芯片和下層芯片之間通過基板進行連接。例如在一些高端智能手機中，應用處理器芯片和內存芯片采用PoP封裝，基板將這兩個芯片連接起來，實現高速的數據傳輸，滿足手機對高性能運算和快速數據處理的需求。
信號傳輸的優化：基板的線路設計可以優化上下層芯片之間的信號傳輸，減少信號延遲和干擾，提高整個封裝的性能。

二、不需要基板的芯片

目前并沒有明確的某一類芯片絕對不需要基板，但在一些簡單的芯片封裝形式或者特定的應用場景下，可能不需要傳統意義上的基板。

（一）一些簡單的分立元件芯片例如普通的二極管、三極管等分立元件，在一些簡單的電路應用中，可能直接通過引腳焊接在印刷電路板（PCB）上，而不需要專門的芯片封裝基板。這些分立元件功能相對單一，結構簡單，它們的引腳可以直接與PCB上的線路連接，實現電路的基本功能。比如在一些簡單的音頻放大電路中，普通的三極管直接焊接在PCB上，通過PCB上的線路連接其他的電阻、電容等元件，就可以實現對音頻信號的放大功能。

（二）部分采用特殊封裝形式的芯片在一些特殊的封裝形式中，可能不需要基板。例如，一些芯片采用晶圓級封裝（WLP），這種封裝是直接在晶圓上進行封裝，將芯片的功能引腳直接引出，然后可以直接安裝在PCB上，不需要額外的基板。這種封裝形式可以減小封裝的尺寸，提高封裝的密度，適用于一些對體積要求非常小的電子設備，如可穿戴設備等。在可穿戴設備（如智能手表）中，一些傳感器芯片采用晶圓級封裝，直接與手表的主板PCB連接，減少了額外基板的使用，有助于縮小設備的體積。

三、基板的種類

（一）按材料分類

有機基板

ABF（Ajinomoto Build - up Film）樹脂基板：ABF樹脂是一種高性能的有機材料，在芯片封裝基板中應用廣泛。它具有良好的電氣性能，能夠滿足芯片高速信號傳輸的要求。例如在一些高端的計算機處理器封裝中，ABF樹脂基板可以有效地傳輸處理器與其他組件（如內存、芯片組等）之間的高速信號。同時，ABF樹脂基板還具有較好的耐熱性和化學穩定性，能夠在芯片工作時的高溫環境下保持穩定，并且不易受到化學物質的腐蝕。
BT（雙馬來酰亞胺三嗪）樹脂基板：BT樹脂基板也是一種常用的有機基板材料。它具有高玻璃化轉變溫度、低介電常數、低吸水率等優點。在高頻電路的芯片封裝中表現出色，例如在一些無線通信芯片（如5G通信芯片）的封裝中，BT樹脂基板可以減少信號傳輸過程中的損耗，提高信號傳輸的質量。由于其低吸水率的特性，還可以防止在潮濕環境下芯片出現短路等故障。
MIS基板：MIS基板也是有機基板的一種，雖然在市場份額上相對ABF和BT樹脂基板較小，但也有其獨特的應用場景。它在一些特定的芯片封裝中，能夠提供合適的電氣性能和物理性能，滿足芯片的封裝要求。

無機基板

按工藝分類：按照工藝不同陶瓷基板可分為平面陶瓷基板工藝與多層陶瓷基板工藝。平面陶瓷基板按照工藝可分為厚膜印刷陶瓷基板（TPC）、薄膜陶瓷基板（TFC）、直接覆鋁陶瓷基板（DBA）、直接電鍍銅陶瓷基板（DPC）、直接鍵合銅陶瓷基板（DBC）和活性金屬等。不同工藝的陶瓷基板具有不同的特性和應用場景。例如，厚膜印刷陶瓷基板（TPC）制作工藝相對簡單，成本較低，適用于一些對成本較為敏感的芯片封裝應用；而直接鍵合銅陶瓷基板（DBC）具有良好的導熱性和電氣性能，適用于高功率芯片的封裝，如功率半導體芯片的封裝，可以有效地將芯片產生的熱量傳導出去，同時保證芯片的電氣連接穩定。
性能特點：陶瓷基板具有高導熱性、高絕緣性、高化學穩定性等優點。在一些高功率、高溫環境下工作的芯片封裝中應用廣泛。例如在汽車電子中的功率模塊芯片，由于汽車發動機艙內溫度較高，且芯片在工作時會產生大量的熱量，陶瓷基板可以有效地散熱，保證芯片的正常工作。
陶瓷基板：
玻璃基板：為解決有機材質基板用于芯片封裝產生翹曲問題，Intel正積極推出業界首款下一代先進封裝的玻璃基板，將用于需要較大尺寸封裝的應用，如涉及數據中心和人工智能的商業方面。玻璃基板具有良好的平面度和尺寸穩定性，能夠在較大尺寸的芯片封裝中保持較好的性能。例如在一些大型的數據中心服務器芯片的封裝中，玻璃基板有望提供更好的封裝性能，減少由于基板翹曲等問題導致的芯片故障。

撓性基板（柔性基板）

定義與特性：撓性基板是指能夠彎曲和折疊的基板。它薄且柔性較高，與剛性基板相對。這種基板通常采用柔性的材料制成，如聚酰亞胺（PI）等。撓性基板可以適應不同的形狀和安裝環境，在一些需要彎曲或折疊的電子設備中具有獨特的優勢。
應用場景：在可穿戴設備（如智能手環、柔性顯示屏等）中廣泛應用。例如在智能手環中，撓性基板可以隨著手環的彎曲形狀而彎曲，不會因為基板的剛性而影響設備的佩戴舒適性和外觀設計。同時，在一些需要在狹小空間內進行布線連接的電子設備中，撓性基板也可以發揮其優勢，如在一些折疊式手機中，撓性基板可以用于連接不同的折疊部分的電路，實現信號的傳輸。

（二）按剛性分類

剛性基板

定義與特性：剛性基板是指具有較強剛性、不可彎曲的基板。它具有固定的形狀和形式，通常采用玻璃纖維、環氧樹脂等材料制成。剛性基板在結構上比較穩定，能夠為芯片提供良好的物理支撐。例如在計算機主板上使用的基板大多是剛性基板，它可以穩定地支撐各種芯片（如CPU、內存芯片、顯卡芯片等）以及其他電子元件，并且在主板的安裝和使用過程中不會發生變形。
常見類型與應用：常見的剛性基板有PCB（印刷電路板），它是電子設備中最常用的基板類型之一。在各種電子設備中，如計算機、電視機、手機等，PCB作為剛性基板，為芯片和其他電子元件提供電氣連接和物理固定的平臺。不同層數的PCB（如單面板、雙面板、多層板）可以滿足不同復雜程度的電路設計需求。例如在一些高端的計算機主板中，采用多層PCB，可以實現更復雜的電路布線，滿足主板上眾多芯片和元件之間的高速信號傳輸和電氣連接要求。