IC封装对控制电磁干扰的影响

IC封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。

IC封装通常包括硅基芯片、一个小型的内部PCB以及焊盘。硅基芯片安装在小型的PCB上，通过绑定线实现硅基芯片与焊盘之间的连接，在某些封装中也可以实现直接连接。小型PCB实现硅基芯片上的信号和电源与IC封装上的对应管脚之间的连接，这样就实现了硅基芯片上信号和电源节点的对外延伸。因此，该IC的电源和信号的传输路径包括硅基芯片、与小型PCB之间的连线、PCB走线以及IC封装的输入和输出管脚。对电容和电感(对应于电场和磁场)控制的好坏在很大程度上取决于整个传输路径设计的好坏，某些设计特征将直接影响整个IC芯片封装的电容和电感。

首先看硅基芯片与内部小电路板之间的连接方式。许多IC芯片都采用绑定线来实现硅基芯片与内部小电路板之间的连接，这是一种在硅基芯片与内部小电路板之间的极细的飞线。硅基器件的热胀系数与典型的PCB材料(如环氧树脂)的热胀系数有很大的差别。如果硅基芯片的电气连接点直接安装在内部小PCB上的话,那么IC封装内部温度的变化导致热胀冷缩，连接就会因为断裂而失效。绑定线则可以承受大量的弯曲变形而不容易断裂。

采用绑定线的问题在于，每一个信号或者电源线的电流环路面积的增加将导致电感值升高。获得较低电感值的优良设计就是实现硅基芯片与内部PCB之间的直接连接，也就是说硅基芯片的连接点直接黏结在PCB的焊盘上。这就要求选择使用一种特殊的PCB板基材料，这种材料应该具有极低的热膨胀系数。而选择这种材料将导致IC芯片整体成本的增加，因而采用这种工艺技术的芯片并不常见，但是只要这种将硅基芯片与载体PCB直接连接的IC存在并且在设计方案中可行，那么采用这样的IC器件就是较好的选择。

在IC封装设计中，降低电感并且增大信号与对应回路之间或者电源与地之间的电容是选择集成电路芯片过程中的首选考虑。电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。从EMC角度考虑，表贴元件是首选器件，因为其寄生参数小得多，而且能在很高的频率中提供令人满意的参数。例如表贴电阻(1kΩ以下)在1GHz时仍保持电阻性。而小间距的表面贴装与大间距的表面贴装工艺相比，应该优先考虑选择采用小间距的表面贴装工艺封装的IC芯片。BGA封装的IC芯片同任何常用的封装类型相比具有最低的引线龟感。从电容和电感控制的角度来看，小型的封装和更细的间距通常代表性能的提高。