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系统级封装技术的研究及实现 　　摘要：系统级封装（System in Package， SiP）已经成为重要的先进封装和系统集成技术，是未来电子产品小型化和多功能化的重要技术路线，重点关注嵌入式系统SiP 技术的发展，采用SiP技术对某型基板进行设计实现，对设计流程和关键技术进行了介绍，成功实现了该产品的SiP设计。 　　关键词：系统级封装；嵌入式领域；基板 　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）11-0094-03 　　Research and Implementation of System in Package Technology 　　YE Fei， ZHANG Jun， LU Cai-xiang 　　（Xi’an Aeronautics Computing Technique Research Institute，AVIC， Xi’an 710068，China） 　　Abstract： System in Package （SiP） has become one of the most important advanced assembly and integrated technology. It is important technology roadmap of miniaturization and multi-function of electronic products in future. this article focus on the research and development on SiP technology by embedded system.Using SiP technology for a certain type of substrate in the design and Realization of the design process and key technology introduced in this paper， the successful implementation of the SiP design of the product. 　　Key words： System in Package（SiP）；embedded system； substrate 　　随着电子设备和产品朝着小型化、高频化、多功能和高性能方向不断发展，SiP越来越受到人们的重视。SiP （System in Package， 系统级封装）是指在一个封装中集成一个系统，通常是将多个具有不同功能的有源组件、无源组件等封装在一个壳体内，组装成为可以提供多种功能的单一标准封装件，形成一个系统或者子系统。相较于SoC（System on Chip），SiP可以将不同时期工艺的IC集成在一起，可以将有源及无源器件同时放在一个封装内。其优点在于体积更小，质量更轻，相较于SoC开发周期短，功能更多。 　　1 SiP技术研究 　　SiP技术功能可定制、体积小、功耗低和重量轻的特点适应了嵌入式系统的发展需求， 在嵌入式领域获得了越来越多的关注和应用。 　　图1为SiP内部结构框图，该SiP以FPGA和处理器为核心，处理器实现系统资源管理和调度，FPGA实现系统控制并完成D/A，A/D接口转换以及离散量接口。本文运用先进的设计工具实现该SiP。 　　 　　图1 SiP内部结构 　　2 设计实现 　　SiP设计主要包括封装选择、建立中心库、布局、Co-Design设计、SI/PI/热仿真/强度仿真、引线键合、布线、DRC检查、生产设计输出等，本文将对各个环节进行介绍，并与传统的PCB设计进行比较，重点突出SiP的设计理念和优点。 　　 　　图2 SiP设计流程 　　2.1 封装选择 　　常见的封装材料有塑封、陶瓷封装等，其优缺点比较如下： 　　表1 材料选型对比 　　 　　SiP常选用的管脚排布形式：SOP、PLCC、QFP、QFN、PGA、BGA、CGA、SPGA等。 　　 　　图2 封装示意图 　　在设计中封装的选择原则如下：对于体积小、引出管脚少的设计推荐选用SOP、PLCC、QFP、QFN等封装；对于体积大、引脚数量多的设计推荐选用PGA、BGA、CGA、SPGA等封装。 　　封装材料对于管脚排布形式也有很大影响，其中散热及热膨胀系数都是必须考虑的因素。由于塑料封装散热性差，在设计封装时如果需要通过印制板散热就需要设计专门的散热焊盘，或是通过增加大量电源/地管脚的排布达到将热量通过管脚传导到印制板上散热的效果，不可以单一考虑电性能设计，减少电源/地管脚的数量。陶瓷材料的封装热膨胀系数与PCB材