九種常見元器件封裝技術
出處:元器件 發(fā)布于:2020-04-21 16:33:40
元件封裝起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用。同時,通過芯片上的接點用導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線與其他器件相連接,從而實現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。
因此,芯片必須與外界隔離,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。而且封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。由于封裝的好壞,直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的 PCB 設計和制造,所以封裝技術至關重要。
衡量一個芯片封裝技術先進與否的重要指標是:芯片面積與封裝面積之比,這個比值越接近 1 越好。
封裝時主要考慮的因素:
芯片面積與封裝面積之比,為提高封裝效率,盡量接近 1:1。
引腳要盡量短以減少延遲,引腳間的距離盡量遠,以保證互不干擾,提高性能。
基于散熱的要求,封裝越薄越好。
封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進程:
結(jié)構方面。
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。
裝配方式。通孔插裝→表面組裝→直接安裝。
以下為具體的封裝形式介紹:
01
SOP/SOIC 封裝
SOP 是英文 Small Outline Package 的縮寫,即小外形封裝。
SOP 封裝
SOP 封裝技術由 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
SOT,小外形晶體管
SOIC,小外形集成電路
02
DIP 封裝
DIP 是英文“Double In-line Package”的縮寫,即雙列直插式封裝。
DIP 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 是普及的插裝型封裝,應用范圍包括標準邏輯 IC,存貯器 LSI,微機電路等。
03
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
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 表面安裝技術在 PCB 上安裝布線,具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點。
04
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。
TQFP 封裝
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用,如 PCMCIA 卡和網(wǎng)絡器件。幾乎所有 ALTERA 的 CPLD/FPGA 都有 TQFP 封裝。
05
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
PQFP 封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細。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。
06
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)存封裝技術的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳。TSOP 適合用 SMT(表面安裝)技術在 PCB 上安裝布線。
TSOP 封裝
TSOP 封裝外形,寄生參數(shù)(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動)減小,適合高頻應用,操作比較方便,可靠性也比較高。
07
BGA 封裝
BGA 是英文“Ball Grid Array Package”的縮寫,即球柵陣列封裝。20 世紀 90 年代,隨著技術的進步,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格。為了滿足發(fā)展的需要,BGA 封裝開始被應用于生產(chǎn)。
BGA 封裝
采用 BGA 技術封裝的內(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,更好的散熱性和電性能。BGA 封裝技術使每平方英寸的存儲量有了很大提升,采用 BGA 封裝技術的內(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按陣列形式分布在封裝下面,BGA 技術的優(yōu)點是 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。
08
TinyBGA 封裝
說到 BGA 封裝,就不能不提 Kingmax 公司的 TinyBGA 技術。TinyBGA 英文全稱為“Tiny Ball Grid”,屬于是 BGA 封裝技術的一個分支,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距離,信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的 TSOP 技術的 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 300MHz 的外頻,而采用傳統(tǒng) TSOP 封裝技術只可抗 150MHz 的外頻。
TinyBGA 封裝的內(nèi)存其厚度也更?。ǚ庋b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效率,非常適用于長時間運行的系統(tǒng),穩(wěn)定性。
09
QFP 封裝
QFP 是“Quad Flat Package”的縮寫,即小型方塊平面封裝。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,因為工藝和性能的問題,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,識別起來相當明顯。四側(cè)引腳扁平封裝。表面貼裝型封裝之一,引腳從四個側(cè)面引出呈海鷗翼(L)型。
QFP 封裝
基材有陶瓷、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看,塑料封裝占絕大部分。當沒有特別表示出材料時,多數(shù)情況為塑料 QFP。塑料 QFP 是普及的多引腳 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 信號處理、音響信號處理等模擬 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)格中多引腳數(shù)為 304。
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