最全的芯片封裝知識

發(fā)布時(shí)間：2022-03-30作者來源：薩科微瀏覽：4958

IC 封裝知識

概念

封裝，就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接 . 封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。

因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的 PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。

衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)比值越接近 1 越好。封裝時(shí)主要考慮的因素：

1、芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近 1：1；

2、引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾，提高性能；

3、基于散熱的要求，封裝越薄越好。

封裝主要分為 DIP 雙列直插和 SMD 貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面，封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管 TO（如 TO-89、TO92）封裝發(fā)展到了雙列直插封裝，隨后由 PHILIP 公司開發(fā)出了 SOP 小外型封裝，以后逐漸派生出 SOJ（J 型引腳小外形封裝）、TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型 SOP）、TSSOP（薄的縮小型 SOP）及 SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等。從材料介質(zhì)方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如[敏感詞]和宇航級別仍有大量的金屬封裝。

封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進(jìn)程：

結(jié)構(gòu)方面：TO－>DIP－>PLCC－>QFP－>BGA －>CSP；

材料方面：金屬、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料；

引腳形狀：長引線直插－>短引線或無引線貼裝－>球狀凸點(diǎn)；

裝配方式：通孔插裝－>表面組裝－>直接安裝

具體的封裝形式

1、SOP/SOIC 封裝

SOP 是英文 Small Outline Package 的縮寫，即小外形封裝。SOP 封裝技術(shù)由 1968～1969 年菲利浦公司開發(fā)成功，以后逐漸派生出 SOJ（J 型引腳小外形封裝）、TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型 SOP）、TSSOP（薄的縮小型 SOP）及 SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等。

2、DIP 封裝

DIP 是英文 Double In-line Package 的縮寫，即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP 是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯 IC，存貯器 LSI，微機(jī)電路等。

3、 PLCC 封裝

PLCC 是英文 Plastic Leaded Chip Carrier 的縮寫，即塑封 J 引線芯片封裝。PLCC 封裝方式，外形呈正方形，32 腳封裝，四周都有管腳，外形尺寸比 DIP 封裝小得多。PLCC 封裝適合用 SMT 表面安裝技術(shù)在 PCB 上安裝布線，具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

4、 TQFP 封裝

TQFP 是英文 thin quad flat package 的縮寫，即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝（TQFP）工藝能有效利用空間，從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積，這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應(yīng)用，如 PCMCIA 卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有 ALTERA 的 CPLD/FPGA 都有 TQFP 封裝。

5、 PQFP 封裝

PQFP 是英文 Plastic Quad Flat Package 的縮寫，即塑封四角扁平封裝。PQFP 封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在 100 以上。

6、 TSOP 封裝

TSOP 是英文 Thin Small Outline Package 的縮寫，即薄型小尺寸封裝。TSOP 內(nèi)存封裝技術(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳， TSOP 適合用 SMT 技術(shù)（表面安裝技術(shù)）在 PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP 封裝外形尺寸時(shí)，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動) 減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。

7、 BGA 封裝

BGA 是英文 Ball Grid Array Package 的縮寫，即球柵陣列封裝。20 世紀(jì) 90 年代隨著技術(shù)的進(jìn)步，芯片集成度不斷提高，I/O 引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA 封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。

采用 BGA 技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍，BGA 與 TSOP 相比，具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能。BGA 封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲量有了很大提升，采用 BGA 封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下，體積只有 TSOP 封裝的三分之一；另外，與傳統(tǒng) TSOP 封裝方式相比，BGA 封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。

BGA 封裝的 I/O 端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，BGA 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 I/O 引腳數(shù)雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率；雖然它的功耗增加，但 BGA 能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能；厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少；寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高；組裝可用共面焊接，可靠性高。

說到 BGA 封裝就不能不提 Kingmax 公司的專利 TinyBGA 技術(shù)，TinyBGA 英文全稱為 Tiny Ball Grid Array（小型球柵陣列封裝），屬于是 BGA 封裝技術(shù)的一個(gè)分支。是 Kingmax 公司于 1998 年 8 月開發(fā)成功的，其芯片面積與封裝面積之比不小于 1:1.14，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高 2～3 倍，與 TSOP 封裝產(chǎn)品相比，其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。

采用 TinyBGA 封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有 TSOP 封裝的 1/3。TSOP 封裝內(nèi)存的引腳是由芯片四周引出的，而 TinyBGA 則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導(dǎo)距離，信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的 TSOP 技術(shù)的 1/4，因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能，而且提高了電性能。采用 TinyBGA 封裝芯片可抗高達(dá) 300MHz 的外頻，而采用傳統(tǒng) TSOP 封裝技術(shù)[敏感詞]只可抗 150MHz 的外頻。

TinyBGA 封裝的內(nèi)存其厚度也更薄（封裝高度小于 0.8mm），從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有 0.36mm。因此，TinyBGA 內(nèi)存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率，非常適用于長時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性[敏感詞]。

國際部分品牌產(chǎn)品的封裝命名規(guī)則資料

1、MAXIM 前綴是“MAX”。DALLAS 則是以“DS”開頭。

MAX×××或 MAX××××說明：

1. 后綴 CSA、CWA 其中 C 表示普通級，S 表示表貼，W 表示寬體表貼。

2. 后綴 CWI 表示寬體表貼，EEWI 寬體工業(yè)級表貼，后綴 MJA 或 883 為軍級。

3.CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA 后綴均為普通雙列直插。

舉例 MAX202CPE、CPE 普通 ECPE 普通帶抗靜電保護(hù)

MAX202EEPE 工業(yè)級抗靜電保護(hù)（-45℃-85℃）,說明 E 指抗靜電保護(hù) MAXIM 數(shù)字排列分類

1 字頭模擬器；

2 字頭濾波器；

3 字頭多路開關(guān) ；