《電子技術(shù)應(yīng)用》
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常見元件封裝形式總結(jié)

2011-11-03

元件封裝不僅起著安裝,、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(duì)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軍工和宇航級(jí)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(duì)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(duì)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)?;虺笠?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(dòng))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(duì)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

  能和電性能,。BGA 封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)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(hào)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(hào)的傳導(dǎo)距離,信號(hào)傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4,,因此信號(hào)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)最高只可抗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)定性極佳,。

  QFP是Quad Flat Package的縮寫,,是“小型方塊平面封裝”的意思。QFP封裝在早期的顯卡上使用的比較頻繁,,但少有速度在4ns以上的QFP封裝顯存,,因?yàn)楣に嚭托阅艿膯栴},目前已經(jīng)逐漸被TSOP-II和BGA所取代,。QFP封裝在顆粒四周都帶有針腳,,識(shí)別起來相當(dāng)明顯。

  QFP(quad flat package)

  四側(cè)引腳扁平封裝,。表面貼裝型封裝之一,,引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈海鷗翼(L)型?;挠?陶 瓷,、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看,,塑料封裝占絕大部分,。當(dāng)沒有特別表示出材料時(shí), 多數(shù)情 況為塑料QFP,。塑料QFP 是最普及的多引腳LSI 封裝,。不僅用于微處理器,門陳列等數(shù)字 邏輯LSI 電路,,而且也用于VTR 信號(hào)處理,、音響信號(hào)處理等模擬LSI 電路。引腳中心距 有1.0mm,、0.8mm,、 0.65mm、0.5mm,、0.4mm,、0.3mm 等多種規(guī)格。0.65mm 中心距規(guī)格中最多引腳數(shù)為304,。

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