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9种常见的元器件封装技术

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发表于 2020-4-23 08:46 | 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。) K" P! s' C+ j% i$ ~$ d5 H2 G' d* {
$ h  A# W" w+ I; i* q* k* l. f

6 Y6 h- W& `1 U- p& `. J
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。

3 i0 _' |; h* ?( D- A
! |7 Z' B. v: I+ ]* H/ s
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 S- `9 x4 I, c) t

1 A5 q: {& `, c/ E. E1 g3 U
封装时主要考虑的因素:

9 J+ g' \5 t: b' m1 c& q2 @. f
  • 芯片面积与封装面积之比,为提高封装效率,尽量接近1:1。8 |3 [& S, q6 L9 Q) |; A- I
  • 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。7 E& N  y' Y9 d. g  ]$ g+ S* U
  • 基于散热的要求,封装越薄越好。4 Q8 v4 g2 B3 u
    8 O% L/ a5 G$ P7 x- r

! y4 K% G7 U. @6 Z$ }
封装大致经过了如下发展进程:
" ?$ E: q7 d  S: p
5 f+ c5 b4 }1 P2 U- E8 l: c
  • 结构方面。
    6 p, d1 u- F. B( _TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP。
    ( s& K8 y7 r% z  j; n2 e
  • 材料方面。金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料。
    " N' R: T9 U; U! K! ?  t
  • 引脚形状。长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点。7 K. M2 l% L2 S$ X; X; m; d4 l1 n
  • 装配方式。通孔插装→表面组装→直接安装。- K) m7 I2 R2 X
    : }" y, ^$ X) j; l: b3 l
! A' ?7 L) z: x( X
以下为具体的封装形式介绍:
01
1 H; N9 Q" K( m( z' |$ u0 |& j
) r! o. O$ d* Q! ^( V! h
6 Q; X, c. T! s6 P' n+ `% o

$ J. p- o/ f! q1 k- Y" W
SOP/SOIC封装- i. Y& S9 Y+ J

4 }8 `5 F+ [5 b% A. d4 n3 r; ]7 A9 i% y4 `* P
; Q. V! v3 ]/ a5 H0 i
SOP是英文Small Outline Package的缩写,即小外形封装。

6 c' }( O6 P- z2 P
SOP封装
, z( s8 b6 W5 J* s

; o7 [$ b! l' E" {; i
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:
  • 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

    & \) b0 r1 ^$ r' b
" I0 X. S  f6 U9 [1 L1 T) a

2 H# r' A8 t5 N8 Y% N4 u9 Y& F

2 _. z6 v! x) h' D: k7 H* U
/ i* e# y) A( \; [- C8 u
7 R) ~& ~2 [/ Z' o* q3 r. b
DIP封装" V* g  v& m' l0 m5 ], n7 u4 M
3 @8 _5 n- o# n: |* D

7 Z9 A5 o  \+ M# y

& u7 a: t: [% W7 R& c) \2 S3 Q* @5 I# F' o
. F+ W, P# Q/ s
DIP是英文“Double In-line Package”的缩写,即双列直插式封装。

1 F" ?. r" ]' G9 |
DIP封装

$ ]* u- k/ S7 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。
8 ?( R* s* P+ V* ?- c
03( R+ M! T" d, |! J) V# A! w
, C4 @' ^2 U: E

& U9 g; m% _- H) e$ H3 b4 i* j

3 W) [5 f' ^" j  P' \6 {6 ^: v( Q
PLCC封装4 S3 u1 N, \+ D: f# ~7 c1 p1 I

* Y4 k* C1 E3 I, A, P$ Y9 z( |% u1 }& y5 e. C4 H+ V, X

" j+ s* T+ ^3 a- y: b& R0 n( q8 Y/ s$ ]# `5 a
" v5 g  T2 |7 l9 @2 ^+ m) k* h# ^
: S( B* f2 e& h8 t& r4 G3 T$ ]
4 r/ B& N! |8 ~' h9 {% n# X0 M/ z

' W1 p7 Z+ g4 t8 h- }5 w! E2 |5 S7 J
PLCC是英文“Plastic Leaded Chip Carrier”的缩写,即塑封J引线芯片封装。
3 E2 M" Y8 K  S
PLCC封装
, O- ^& z3 C3 P

5 q; K/ T2 n% n9 B
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。
5 G; ?: `& u% Z( |+ ?" m
049 z. w3 R1 c6 S% Q% m( l- l
" C# C5 ~5 W8 v& O2 v

" u. J( o6 Q& |0 r' Z' G1 {

3 B& D' [6 x. w# R, ~
TQFP封装
- y# j: F* ?( j# ^
1 ]7 `! N  J3 }

: c% U3 v' U4 c6 h

# f2 L# X# l8 b% S! M* d4 g: H6 M9 Y, o9 z( @4 e  J' E& `
+ ^* _  i" G  d2 z" z
; e! I$ f2 A' \7 W% b% b* y$ R
) I: L$ P; z, r9 |  g4 W
! p0 a( m- I7 W: _" M4 y
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。

. O) V& v1 y" H* p8 z; ~: V& O. c
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。
  B. c$ T- U. {7 _+ a
05$ C+ y$ k6 Q- G" c3 H3 G! l

" Y) q' r+ Z+ H- D% T8 R) Q( Y+ X) t
- ~2 h1 C' K6 b: z0 \. d

  h# ~) ?$ v% _+ C. c
PQFP封装9 O' U7 D( o8 k% l5 y/ Z
0 s+ [& n3 ]) N! x0 b+ A! x
) U. \* S% m: }! a
8 T) I$ d8 }: N4 }  ~3 l( i

& `5 Z9 k% l7 F) }4 ]9 e" [% T. l' h1 @; B, Z2 i, W8 ~

( I4 G, R, ], Y% W: J/ q
0 G. b2 R" _  s  r8 C8 [) Y1 Q3 P
  ^1 k8 D- z, G0 X
PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写,即塑封四角扁平封装。

: R. u7 Q; K# t# s8 t
PQFP封装( H/ \, ^! B. \. U/ e5 @0 r* K
$ m7 u9 V4 X6 C- h  \# f/ N' p
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。

# b3 N9 b8 p0 [& B
06( V' L% ]* Z: F

  b3 I0 R0 h6 W3 ^* ]% g% G5 z/ h% j$ R1 _9 y. [1 b8 e7 `3 @

, F7 y2 q9 H( `1 F$ h
TSOP封装
7 Q+ Y' E% w' h; i+ z

8 {) Y. p+ j, ]( P/ k/ ~  a" E, q3 B# R! W1 q) y1 B% U  e
9 k0 C8 U; h) s1 s4 n- v) d8 I
( K) D  X2 |% X6 z( K$ c+ \' s

' B5 F) X! R% j
0 ^) p) a8 h$ L  {* m* D& D

3 d2 q* S5 p/ Q3 @
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。

" W9 e5 `" U1 c% D" P( j1 J2 b4 i; ?
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。
5 i0 E& P" k- p
07
, X6 I- d5 M( a! ^' J" d$ e. s

! L& w+ D( l' ~6 L2 n6 K
2 [1 w3 F+ A' \9 W: J$ T) q

5 f" R5 y) t" P# s) P& Q" l+ |
BGA封装% ]2 q0 t9 J9 `) ^( ~8 M: N" Z& g
- v9 o/ D1 o+ i6 a  }
/ c( [* R  \8 j% c5 V: T
+ b/ ]' ^% Q' J" ^. o
% g( Z; a$ h& H; s* x+ G6 I

# @$ S1 i+ I  _  C0 l. N1 }
+ T. W' d" U7 k1 M  v& @, p. ]: q  G

0 Z6 Z4 z" |' q& _& m& C" T7 Z- e
BGA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。

# g5 o: Q0 q6 V
BGA封装

" s% ^4 S: y8 l7 x2 H
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。
& E, a5 H3 U3 U4 J! f( E$ r) O
BGA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。

# m8 u1 a; g  o. h) x
08
% h6 h% X  L; `8 h7 k" R

+ c& A, A) I/ P) a2 T! ~
  l! T9 l5 L3 e( X( N
; ?3 C& x0 d) m8 G
TinyBGA封装. w% |  g5 ~5 M
6 H  j. |7 w/ `, {: V2 d+ D9 B
0 }) h0 R$ X3 C, d6 X' X
4 i8 W2 h( q6 ?/ {
! d+ S- J: n0 \
) ~- Y- F$ O$ h& N3 w. U2 j
$ x; K) @+ }- f# c* y2 l$ T( Z

/ A# a& k/ K+ z; `. h# }$ N$ D
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。
$ B5 E) q& t( F; y
1 A( v& o- b$ }8 x& U) ]0 c& e
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。
8 R* B2 n8 x) B; o" c+ F
1 M8 K$ r$ J5 e. m  p5 n6 S
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。

& S/ c. ~7 l; J5 r7 W
3 o: p# D- v& m' x7 m, y# Q

5 ^7 S2 F( `+ o( X( a
QFP封装# w* ]1 G3 u- M

+ w0 A% U5 z' i: [. g2 `+ \" P6 [& o* g5 Q0 J3 ?
- N! \9 j  M" d. c
1 N5 H+ X2 b" y4 x5 |$ w0 }+ m4 X! x

# a" K* G5 _, k2 K* D1 I

5 |% O+ W- \1 J6 p" R6 C& I3 }1 {& {% g& ], }( |" u+ D
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。
. S: ?; Y* [, N6 w$ O8 j
QFP封装
2 d: Q5 g& B" C3 r
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。
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。/ c5 k% e: F" H" W2 P& r6 }0 o

9 p; Q1 ^0 G8 t) q  T. o
3 u2 ]0 p! B2 }7 i& x; P
* f' V9 b0 A  z3 z  G2 n3 _
2 ?4 _: N& D+ |! }" n
  • TA的每日心情
    开心
    2022-4-26 15:18
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    [LV.7]常住居民III

    2#
    发表于 2020-4-23 08:51 | 只看该作者
    对国内主流封装厂的典型封装介绍很详细,专业~
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