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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。
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8 P- C2 [9 e [- |: Z: ~ ^2 [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。
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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。* |! Z' o" N% I, X$ U% T
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封装时主要考虑的因素:) Z+ [5 V/ G0 W- B# _
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芯片面积与封装面积之比,为提高封装效率,尽量接近1:1。1 U; N) m5 e, m' d; f- A0 H" O
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。
* u& i/ |) D6 n/ W+ h基于散热的要求,封装越薄越好。
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. a4 ~& D. T J封装大致经过了如下发展进程:8 ~6 Y2 _: k) w$ T3 J i+ R
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结构方面。1 ~! B3 j3 A! k' }' p5 ?$ k3 s
TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP。' i+ y# s l, r5 g9 d6 b% z- g
材料方面。金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料。) y& Q& v; i) |" R
引脚形状。长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点。
: `' r2 } e7 ^* K! M装配方式。通孔插装→表面组装→直接安装。
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以下为具体的封装形式介绍:8 u2 X0 U1 l+ t2 X9 R- R
8 K& m0 M* f% K1 Q0 A1 qSOP/SOIC封装% v- S S+ s, M/ Q
n3 m8 X' g; d6 M: D* S2 }SOP是英文Small Outline Package的缩写,即小外形封装。# P4 w+ w2 p# F7 s
& H' w5 c' B" w1 g5 tSOP封装
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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:* [8 V" X6 a2 H! L: S" ?
SOJ,J型引脚小外形封装
3 U+ v& y L) N/ j/ d+ pTSOP,薄小外形封装* @- N6 E1 n3 z# q" e
VSOP,甚小外形封装$ A* C6 D a7 J- n. J: S) G1 O
SSOP,缩小型SOP
4 f8 A3 W0 }3 Z. C0 Q; W1 YTSSOP,薄的缩小型SOP0 u8 N" A, ]* C+ l
SOT,小外形晶体管1 m* c7 F9 z2 n$ s8 X/ V
SOIC,小外形集成电路, O# {" x/ h/ z4 n9 h- _% Z
( V* P$ c1 x; k+ ^; E: ]DIP封装
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* v l, U1 N4 w# ?# |+ N" ZDIP是英文“Double In-line Package”的缩写,即双列直插式封装。
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& d0 V2 [ z" w3 J! L& iDIP封装
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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。6 E4 h1 X9 a: T$ Z% e
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PLCC封装
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1 s7 D- V( K* v4 F" k3 bPLCC是英文“Plastic Leaded Chip Carrier”的缩写,即塑封J引线芯片封装。6 m. W7 c* m2 W$ d
PLCC封装) F* t6 ?$ b8 i' i# P7 s
' i+ H [( R( r4 a9 wPLCC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) x$ v/ O6 b! A Y0 [
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04TQFP封装4 w- C+ _: L+ H
! i& \' M7 t, H wTQFP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。
s. W$ e3 Q2 A5 R. e% j9 u% t) P+ f+ ]* ~' c* B' \, L4 V
TQFP封装
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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。
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9 F/ Q0 F" M+ D" C9 Q) WPQFP封装
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PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写,即塑封四角扁平封装。5 c: T4 r3 Y5 i" Q, p
PQFP封装/ u3 E; T0 h5 `6 Z1 V4 b4 L; w
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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。
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TSOP封装
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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。
- c" u# ?# p5 u$ ~) QTSOP封装* Z6 \) ^ R' p# Q
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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。+ Y/ w: [4 U$ @2 I
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BGA封装
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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。
8 [2 c' c. ^3 m# a* q) j- T/ b" u* uBGA封装
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* Z" v5 \& L1 \9 a$ w+ u) d c9 M9 P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。2 j% B# \% Q- O2 C+ q' n. s) f
, \4 S( A2 y4 R8 c( s" s. BBGA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。
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\, Z5 D7 r7 Q7 UTinyBGA封装
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1 K' z/ }# Q0 E2 K$ l) r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。$ X/ H$ L+ @* v3 r
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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。+ x0 k c$ x1 Q+ O1 W3 B4 X2 S
J) M' e$ R) w, K: iTinyBGA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。! V r7 |' \( ~' x& x2 \
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QFP封装& I7 O' A4 q' ]7 V) K& \" i, Q% U
! o e7 E" U1 Z- j9 X+ HQFP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。- m# ^3 v3 s$ n& N- w( Q
QFP封装
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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 q( D1 O D) L
( q" p; S* L& [# A; B y+ `6 n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。 |
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