單列直插式封裝（SIP）原理

　　單列直插式封裝（SIP），引腳從封裝一個(gè)側(cè)面引出，排列成一條直線(xiàn)。通常，它們是通孔式的，管腳插入印刷電路板的金屬孔內(nèi)。當(dāng)裝配到印刷基板上時(shí)封裝呈側(cè)立狀。這種形式的一種變化是鋸齒型單列式封裝(ZIP)，它的管腳仍是從封裝體的一邊伸出，但排列成鋸齒型。這樣，在一個(gè)給定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，提高了管腳密度。引腳中心距通常為2.54mm，引腳數(shù)從2至23，多數(shù)為定制產(chǎn)品。封裝的形狀各異。也有的把形狀與ZIP相同的封裝稱(chēng)為SIP。

　　SIP封裝并無(wú)一定型態(tài)，就芯片的排列方式而言，SIP可為多芯片模塊(Multi-chip Module；MCM)的平面式2D封裝，也可再利用3D封裝的結(jié)構(gòu)，以有效縮減封裝面積；而其內(nèi)部接合技術(shù)可以是單純的打線(xiàn)接合(Wire Bonding)，亦可使用覆晶接合(Flip Chip)，但也可二者混用。除了2D與3D的封裝結(jié)構(gòu)外，另一種以多功能性基板整合組件的方式，也可納入SIP的涵蓋范圍。此技術(shù)主要是將不同組件內(nèi)藏于多功能基板中，亦可視為是SIP的概念，達(dá)到功能整合的目的。

　　不同的芯片排列方式，與不同的內(nèi)部接合技術(shù)搭配，使SIP的封裝型態(tài)產(chǎn)生多樣化的組合，并可依照客戶(hù)或產(chǎn)品的需求加以客制化或彈性生產(chǎn)。

　　構(gòu)成SIP技術(shù)的要素是封裝載體與組裝工藝。前者包括PCB，LTCC，Silicon Submount(其本身也可以是一塊IC)。后者包括傳統(tǒng)封裝工藝(Wirebond和Flip Chip)和SMT設(shè)備。無(wú)源器件是SIP的一個(gè)重要組成部分，其中一些可以與載體集成為一體(Embedded，MCM-D等)，另一些(精度高、Q值高、數(shù)值高的電感、電容等)通過(guò)SMT組裝在載體上。SIP的主流封裝形式是BGA。就目前的技術(shù)狀況看，SIP本身沒(méi)有特殊的工藝或材料。這并不是說(shuō)具備傳統(tǒng)先進(jìn)封裝技術(shù)就掌握了SIP技術(shù)。由于SIP的產(chǎn)業(yè)模式不再是單一的代工，模塊劃分和電路設(shè)計(jì)是另外的重要因素。模塊劃分是指從電子設(shè)備中分離出一塊功能，既便于后續(xù)的整機(jī)集成又便于SIP封裝。電路設(shè)計(jì)要考慮模塊內(nèi)部的細(xì)節(jié)、模塊與外部的關(guān)系、信號(hào)的完整性(延遲、分布、噪聲等)。隨著模塊復(fù)雜度的增加和工作頻率(時(shí)鐘頻率或載波頻率)的提高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度會(huì)不斷增加，導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的多次反復(fù)和費(fèi)用的上升，除設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)外，系統(tǒng)性能的數(shù)值仿真必須參與設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　與在印刷電路板上進(jìn)行系統(tǒng)集成相比，SIP能最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)性能、避免重復(fù)封裝、縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、提高集成度。對(duì)比SoC，SIP具有靈活度高、集成度高、設(shè)計(jì)周期短、開(kāi)發(fā)成本低、容易進(jìn)入等特點(diǎn)。SIP將打破目前集成電路的產(chǎn)業(yè)格局，改變封裝僅僅是一個(gè)后道加工廠的狀況。未來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)中會(huì)出現(xiàn)一批結(jié)合設(shè)計(jì)能力與封裝工藝的實(shí)體，掌握有自己品牌的產(chǎn)品和利潤(rùn)。目前全世界封裝的產(chǎn)值只占集成電路總值的10%，當(dāng)SIP技術(shù)被封裝企業(yè)掌握后，產(chǎn)業(yè)格局就要開(kāi)始調(diào)整，封裝業(yè)的產(chǎn)值將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)跳躍式的提高。

　　SIP封裝可將其它如被動(dòng)組件，以及天線(xiàn)等系統(tǒng)所需的組件整合于單一構(gòu)裝中，使其更具完整的系統(tǒng)功能。由應(yīng)用產(chǎn)品的觀點(diǎn)來(lái)看，SIP更適用于低成本、小面積、高頻高速，以及生產(chǎn)周期短的電子產(chǎn)品上，尤其如功率放大器(PA)、全球定位系統(tǒng)、藍(lán)芽模塊(Bluetooth)、影像感測(cè)模塊、記憶卡等可攜式產(chǎn)品市場(chǎng)。但在許多體系中，封閉式的電路板限制了SIP的高度和應(yīng)用。以長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃而言，SoC的發(fā)展將能有效改善未來(lái)電子產(chǎn)品的效能要求，而其所適用之封裝型態(tài)，也將以能提供更好效能之覆晶技術(shù)為發(fā)展主軸；相較于SoC的發(fā)展，SIP則將更適用于成本敏感性高的通訊用及消費(fèi)性產(chǎn)品市場(chǎng)。

　　SIP技術(shù)可以應(yīng)用到信息產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，但目前研究和應(yīng)用最具特色的是在無(wú)線(xiàn)通信中的物理層電路。商用射頻芯片很難以用硅平面工藝實(shí)現(xiàn)，使得SoC技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的集成度相對(duì)較低，性能難以滿(mǎn)足要求。同時(shí)由于物理層電路工作頻率高，各種匹配與濾波網(wǎng)絡(luò)含有大量無(wú)源器件，SIP的技術(shù)優(yōu)勢(shì)就在這些方面充分顯示出來(lái)。目前SIP技術(shù)尚屬初級(jí)階段，雖有大量產(chǎn)品采用了SIP技術(shù)，其封裝的技術(shù)含量不高，系統(tǒng)的構(gòu)成與在PCB上的系統(tǒng)集成相似，無(wú)非是采用了未經(jīng)封裝的芯片通過(guò)COB技術(shù)與無(wú)源器件組合在一起，系統(tǒng)內(nèi)的多數(shù)無(wú)源器件并沒(méi)有集成到載體內(nèi)，而是采用SMT分立器件。

　　在SIP這一名詞普及之前就已經(jīng)出現(xiàn)了多種單一封裝體內(nèi)集成的產(chǎn)品，歷史原因造成了這些產(chǎn)品至今還沒(méi)有貼上SIP的標(biāo)簽。最早出現(xiàn)的模塊是手機(jī)中的功率放大器，這類(lèi)模塊中可集成多頻功放、功率控制、及收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等功能。另外三維多芯片的存儲(chǔ)模塊，邏輯電路與存儲(chǔ)電路的集成也處于這種情況。

　　集成度較高的是Bluetooth和802.11(b/g/a)。Philips公司的BGB202 Bluetooth SIP模塊除了天線(xiàn)之外，包含了基帶處理器和所有的物理層電路，其中一部分濾波電路就是用薄膜工藝實(shí)現(xiàn)的(但不是在SIP的載體中，而是以一個(gè)分立的無(wú)源芯片形式出現(xiàn)的)。整個(gè)模塊的外圍尺寸是7mm×8mm×1.4mm。外部單元只需要天線(xiàn)和時(shí)鐘。Philips還有一款面向3G通信的手機(jī)電視解決方案也采用了SIP技術(shù)，9mmx9mm的模塊內(nèi)包含了高頻頭、信道解調(diào)和解碼。

　　UWB是SIP的另一個(gè)理想應(yīng)用。Freescale Semiconductor已經(jīng)開(kāi)始提供DS-UWB芯片組。

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