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介绍9种常见的芯片封装技术

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发表于 2021-2-19 13:18 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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元件封装起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。同时,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。
* U+ Z0 p4 t% q9 _8 R5 D; `3 o0 w! n1 |& T& g6 s
因此,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。而且封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装的好坏,直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB设计和制造,所以封装技术至关重要。- {- }; y6 |5 i( H5 ~+ U' G; T
5 s# J' G. \) u7 ?( ]: |
衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是:芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。6 L& L% t/ a: |4 j; M8 V6 g
- O9 Z. m# T5 F. B4 K" A" n( ~; W
▍封装时主要考虑的因素:; e: Q/ ~' ]1 m- \% l. R0 r

! X! V" \, f) M* b! \; n: L2 d芯片面积与封装面积之比,为提高封装效率,尽量接近1:1。* U. z3 C+ F4 S$ N# |8 |
引脚要尽量短以减少延迟,引脚间的距离尽量远,以保证互不干扰,提高性能。
+ C( r: \; l( O, s- S基于散热的要求,封装越薄越好。4 |8 M) j& Z, m& ?. T, Q

% w6 b; ^+ Q3 J1 `) _. N9 j! t▍封装大致经过了如下发展进程:8 D: P% I( {  ~. ]( `! G5 @- k" a

6 E; h. Y) C* y4 c结构方面。9 r) R7 `& |6 p9 @6 m( t% `
TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP。6 ^) k" k# Z$ o: Y$ I: Q$ x
材料方面。金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料。+ }$ V) K1 l( V( I2 Y, w" v
引脚形状。长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点。
2 J/ `" m: z$ l4 X: u装配方式。通孔插装→表面组装→直接安装。
/ ?. _# Q0 I" O
' E9 N5 b0 H) z/ q- S/ ?▍以下为具体的封装形式介绍:$ ^+ J9 ^( z2 K* A. _& c9 [9 ?' U. \

' n+ z0 {8 |# w5 J# XSOP/SOIC封装
# y9 x( A# F) [) Z  |
- a6 O. y* s: ?+ K. XSOP是英文Small Outline Package的缩写,即小外形封装。
( o7 O* j2 }  F; W) g' c, R
0 v3 u# A# w# e" {3 @! r  ZSOP封装
: @2 M9 U$ Z# b- P# B- `0 L: i- @3 `' _" Z, r7 M1 o& J& ?: K
SOP封装技术由1968~1969年菲利浦公司开发成功,以后逐渐派生出:
  t0 H$ ?8 d6 g. ~) FSOJ,J型引脚小外形封装0 S5 |, t6 u3 G8 g6 a  M3 H
TSOP,薄小外形封装7 |; ?+ n+ b. l/ D' `( D  u0 x% I
VSOP,甚小外形封装% m6 X0 p, p6 I+ d1 j
SSOP,缩小型SOP
7 e  A  }8 ?+ ETSSOP,薄的缩小型SOP
8 `) P; @1 c, n4 j  O- j, f- r& e/ uSOT,小外形晶体管+ q2 K, U& B" h4 t
SOIC,小外形集成电路
8 F+ g1 _* I+ D, U( I
4 f; |- o2 K6 @- \) y* GDIP封装
% s) U$ B( P# f. ~, `6 {9 K, Y$ @$ m6 u* V& T" h
DIP是英文“Double In-line Package”的缩写,即双列直插式封装。# T7 M% ~  A) N: M9 x: W
' }. l, P8 p6 C: i3 g# c- K; z/ ~$ \
DIP封装
' C9 z8 V/ E& T3 `! R) x
" {6 ^5 N9 G; k8 k' d/ f  [插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。1 _1 c" k1 O- D) f7 W
7 P  o% c, C6 A; P6 }
PLCC封装# n8 r, g9 Z7 u7 O
/ J) _$ @* h9 C+ G
PLCC是英文“Plastic Leaded Chip Carrier”的缩写,即塑封J引线芯片封装。
, P, h* y3 A0 d* m0 w
& L* ~: G% c0 e" K
5 V; g, E) H' a( uPLCC封装, g. B! E. d$ l

" v- ]9 j+ u5 f1 U  B' y: E9 q& a" RPLCC封装方式,外形呈正方形,32脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。% s7 X+ u. k& _0 U
" ^- i: v5 g# N, m0 ~3 s4 K
04TQFP封装
' v6 E  ^- Z% t" v" V
1 _5 _' d0 H- [TQFP是英文“Thin Quad Flat Package”的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装工艺能有效利用空间,从而降低对印刷电路板空间大小的要求。$ R. E1 U: }: z5 c) F$ E/ V

! P( g  G$ d' }7 h7 K: c% i9 @: u7 U, [7 v* d. ~; |4 f7 Q* ~
TQFP封装7 b. c2 w& p4 g! f) v5 u6 L2 t

0 j" @  @5 d. e* m0 I由于缩小了高度和体积,这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用,如PCMCIA卡和网络器件。几乎所有ALTERA的cpld/FPGA都有TQFP封装。
" d$ u9 [3 j2 m- Q" B2 }# J, P+ W& O  J# \- K/ g8 r
PQFP封装- U/ [: D. z3 V0 Q# z7 A
' w7 C" v$ f9 ^6 v% Z7 |) k6 @9 O
PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写,即塑封四角扁平封装。
9 N  B" a5 \7 ~( I+ o4 z' M; b1 g7 W8 E; {! d5 C
PQFP封装& V( v, {3 F+ z8 {" t2 D
. k' K) U" N- @( U5 S- F6 R
PQFP封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细。一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式,其引脚数一般都在100以上。4 I4 O/ `, I/ ~  \$ T
) z! U- _3 G* t% D* \
TSOP封装/ p( E3 ~& ?. X
0 i4 h: C" r2 A; d6 \
TSOP是英文“Thin Small Outline Package”的缩写,即薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚。TSOP适合用SMT(表面安装)技术在PCB上安装布线。
4 n" j/ Z# n6 d8 D' X8 a. w$ e0 E. w$ _0 h4 X7 G2 z
TSOP封装1 G& }" ~. [( |5 I4 _
/ p  @& g8 Z8 u3 P  k8 _5 Z  W: `
TSOP封装外形,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动)减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。! o+ [- K# v) F& o
' u9 [, v" d4 n+ p
BGA封装1 n% z8 N& h/ f& a% \  ?

+ F, V: X! Q, M  @7 H8 Y6 fBGA是英文“Ball Grid Array Package”的缩写,即球栅阵列封装。20世纪90年代,随着技术的进步,芯片集成度不断提高,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要,BGA封装开始被应用于生产。
" Y+ S/ P4 d/ u4 [2 k1 }0 b. R+ e) H0 q# }
BGA封装
3 Q% |% O0 B7 X. g$ i( b  T5 J) K: Q! y! Z
采用BGA技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍,BGA与TSOP相比,具有更小的体积,更好的散热性和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下,体积只有TSOP封装的三分之一。另外,与传统TSOP封装方式相比,BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。
" I7 _* ~' z. m& X$ P
& l6 V* x+ _0 S6 {. |" UBGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率。虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能。厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。/ d. _! p8 f( ~5 l. Q3 c

/ v8 v: [& d& Z4 eTinyBGA封装
. H9 _  r1 P' O3 u( C8 L6 j9 k  [+ B& i; Z  ]4 s# b: J$ k, c
说到BGA封装,就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术。TinyBGA英文全称为“Tiny Ball Grid”,属于是BGA封装技术的一个分支,是Kingmax公司于1998年8月开发成功的。其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍。与TSOP封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。
* J- Q; Z) A' R# u2 ]0 P1 S6 J7 ]% J5 `5 _
采用TinyBGA封装技术的内存产品,在相同容量情况下体积,只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离,信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4,因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能,而且提高了电性能。采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频,而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。
( p2 x, S2 m6 X" w: T8 }7 D
/ n: I2 V9 C8 eTinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此,TinyBGA内存拥有更高的热传导效率,非常适用于长时间运行的系统,稳定性极佳。
2 s: }6 q" ~% i* l( Q) {& n, A7 `
" Y. w) M% A/ C! a# h$ ~" lQFP封装
) w9 G/ M+ Y, C, F+ _
& g# y0 [' ^7 j* x) YQFP是“Quad Flat Package”的缩写,即小型方块平面封装。QFP封装在早期的显卡上使用的比较频繁,但少有速度在4ns以上的QFP封装显存,因为工艺和性能的问题,目前已经逐渐被TSOP-II和BGA所取代。QFP封装在颗粒四周都带有针脚,识别起来相当明显。四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。) w8 }$ _; n6 g
3 C3 H' K5 n/ p9 y$ n* I
QFP封装
! @6 a5 M3 _2 v9 J8 y  h( T8 A9 Y0 Q6 x, f
基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时,多数情况为塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装,不仅用于微处理器,门陈列等数字逻辑LSI电路,而且也用于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路。6 N+ B# m, B8 j/ g- ], g: D9 B

5 c+ r  f! T0 }. l7 y6 N4 I/ y引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多种规格,0.65mm中心距规格中最多引脚数为304。- @& X7 @. ]  d/ j7 I# A

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发表于 2021-2-19 13:52 | 只看该作者
插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。

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发表于 2021-2-25 17:52 | 只看该作者
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