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封装的好坏,将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。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。
8 K) k" N9 T) Y封装时主要考虑的因素:
" N# Z+ f. S/ r. A" s封装大致经过了以下发展进程:
/ p# w0 x2 \1 v9 \9 h下面为具体的封装形式介绍:1 W! P# T2 r2 @) e1 s
/ R% r* z5 ` ?
1、SOP/SOIC封装
. A; J1 F; E) q' CSOP是英文Small Outline Package的缩写,即小外形封装。
3 _: w' J% P$ D9 I/ U(SOP封装)
- x7 {5 p' C: s8 Y; ESOP封装技术由1968~1969年菲利浦公司开发成功,以后逐渐派生出:SOJ,J型引脚小外形封装 TSOP,薄小外形封装 VSOP,甚小外形封装 SSOP,缩小型SOP TSSOP,薄的缩小型SOP SOT,小外形晶体管 SOIC,小外形集成电路 ( I) h0 F+ C8 r/ B0 n
4 a" j& ~9 M. V4 s2、DIP封装
% W& n4 C( r: k" a8 KDIP是英文“Double In-line Package”的缩写,即双列直插式封装。% `6 X+ N" Z/ S
. W/ P) |6 ? a. b: s
(DIP封装); X) F/ V0 }3 F! D
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。! E* m! Q# G7 Q) M
3、PLCC封装
! h5 h9 f4 y) P3 E Y- sPLCC是英文“Plastic Leaded Chip Carrier”的缩写,即塑封J引线芯片封装。& m+ z( |7 T* L
(PLCC封装)
4 Z1 u& s9 D9 H% B! P4 f: ]PLCC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。
) V+ ^5 z4 O& M8 Z6 I4、TQFP封装
1 H; ~/ r1 @ [" W) [9 N# ?* UTQFP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。
- N5 Q" @: P" M: _# H(TQFP封装)4 L% {( ^& Q* F, R
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。; p. ~9 E- x6 z9 K2 b: f' Z! k* v
5、PQFP封装
! r+ ^& d/ z' Y2 F" y5 V- U3 N& o0 ]/ e; W8 V9 ?/ K
PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写,即塑封四角扁平封装。" A$ d; w& k3 I4 j) ^
(PQFP封装)' r$ S1 Z' z2 q: L& y
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 m0 f0 M7 l4 o2 b6、TSOP封装) d9 _6 k, p; |
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。
2 {8 u; x7 a; ?, ^1 u7 r(TSOP封装) f% K. y4 l; }1 R
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。* r' `+ j/ T) K1 Y+ J
7、BGA封装
, j* U0 I' m. }7 S% C/ c- l. L7 T7 SBGA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。8 J" y6 V' |3 H
(BGA封装)
5 `9 X8 ]% o1 ]2 b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。
/ x* @8 w: K/ D dBGA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。
4 q4 N) L$ t( n, n' C8、TinyBGA封装# P$ y: E: R+ D# p( U9 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。) I: c1 @6 x& m" R" {
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。- X, Y: B9 y( B J7 n- Q
TinyBGA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。- H6 i( E# q/ g
9、QFP封装+ P4 @: z* ?* [4 w7 b
QFP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。
4 E7 A7 c H( V0 I! b9 @(QFP封装)
, L. p7 |7 b4 k! X6 g; Z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。
4 Q8 h* j: ?: W- C1 e) m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。9 e( x; |# s2 n( t# ?* N6 B- o
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