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最全的芯片封裝知識(shí)

2022-03-31 50

IC 封裝知識(shí)

概念

封裝，就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接 . 封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)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(dǎo)線與其他器件相連接，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。

因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的 PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。

衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)比值越接近 1 越好。封裝時(shí)主要考慮的因素：

1、芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近 1：1；

2、引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾，提高性能；

3、基于散熱的要求，封裝越薄越好。

封裝主要分為 DIP 雙列直插和 SMD 貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面，封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管 TO（如 TO-89、TO92）封裝發(fā)展到了雙列直插封裝，隨后由 PHILIP 公司開發(fā)出了 SOP 小外型封裝，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）及 SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等。從材料介質(zhì)方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級(jí)別仍有大量的金屬封裝。

封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進(jìn)程：

結(jié)構(gòu)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(zhǎng)引線直插－>短引線或無引線貼裝－>球狀凸點(diǎn)；

裝配方式：通孔插裝－>表面組裝－>直接安裝

具體的封裝形式

1、SOP/SOIC 封裝

SOP 是英文 Small Outline Package 的縮寫，即小外形封裝。SOP 封裝技術(shù)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）及 SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等。

2、DIP 封裝

DIP 是英文 Double In-line Package 的縮寫，即雙列直插式封裝。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 是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯 IC，存貯器 LSI，微機(jī)電路等。

3、 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(shù)在 PCB 上安裝布線，具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

4、 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（TQFP）工藝能有效利用空間，從而降低對(duì)印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積，這種封裝工藝非常適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用，如 PCMCIA 卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有 ALTERA 的 CPLD/FPGA 都有 TQFP 封裝。

5、 PQFP 封裝

PQFP 是英文 Plastic Quad Flat Package 的縮寫，即塑封四角扁平封裝。PQFP 封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大規(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。

6、 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(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳， TSOP 適合用 SMT 技術(shù)（表面安裝技術(shù)）在 PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP 封裝外形尺寸時(shí)，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動(dòng)) 減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。

7、 BGA 封裝

BGA 是英文 Ball Grid Array Package 的縮寫，即球柵陣列封裝。20 世紀(jì) 90 年代隨著技術(shù)的進(jìn)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(duì)集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA 封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。

采用 BGA 技術(shù)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，更好的散熱性能和電性能。BGA 封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升，采用 BGA 封裝技術(shù)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(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，BGA 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(shù)有所減少；寄生參數(shù)減小，信號(hào)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。

說到 BGA 封裝就不能不提 Kingmax 公司的專利 TinyBGA 技術(shù)，TinyBGA 英文全稱為 Tiny Ball Grid Array（小型球柵陣列封裝），屬于是 BGA 封裝技術(shù)的一個(gè)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(shù)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(hào)的傳導(dǎo)距離，信號(hào)傳輸線的長(zhǎng)度僅是傳統(tǒng)的 TSOP 技術(shù)的 1/4，因此信號(hào)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(dá) 300MHz 的外頻，而采用傳統(tǒng) TSOP 封裝技術(shù)最高只可抗 150MHz 的外頻。

TinyBGA 封裝的內(nèi)存其厚度也更薄（封裝高度小于 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(dǎo)效率，非常適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性極佳。

國(guó)際部分品牌產(chǎn)品的封裝命名規(guī)則資料

1、MAXIM 前綴是“MAX”。DALLAS 則是以“DS”開頭。

MAX×××或 MAX××××說明：

1. 后綴 CSA、CWA 其中 C 表示普通級(jí)，S 表示表貼，W 表示寬體表貼。

2. 后綴 CWI 表示寬體表貼，EEWI 寬體工業(yè)級(jí)表貼，后綴 MJA 或 883 為軍級(jí)。

3.CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA 后綴均為普通雙列直插。

舉例 MAX202CPE、CPE 普通 ECPE 普通帶抗靜電保護(hù)

MAX202EEPE 工業(yè)級(jí)抗靜電保護(hù)（-45℃-85℃）,說明 E 指抗靜電保護(hù) MAXIM 數(shù)字排列分類

1 字頭模擬器；

2 字頭濾波器；

3 字頭多路開關(guān) ；

4 字頭放大器；

5 字頭數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

6 字頭電壓基準(zhǔn) ；

7 字頭電壓轉(zhuǎn)換；

8 字頭復(fù)位器；

9 字頭比較器；

DALLAS 命名規(guī)則

例如 DS1210N.S. DS1225Y-100IND

N=工業(yè)級(jí) S=表貼寬體 MCG=DIP 封 Z=表貼寬體 MNG=DIP 工業(yè)級(jí) ；

IND=工業(yè)級(jí) QCG=PLCC 封 Q=QFP ；

2、AD 產(chǎn)品以“AD”、“ADV”居多，也有“OP”或

者“REF”、“AMP”、“SMP”、“SSM”、“TMP”、“TMS”等開頭的。

后綴的說明：

1. 后綴中 J 表示民品（0-70℃），N 表示普通塑封，后綴中帶 R 表示表示表貼?！?/span>

2. 后綴中帶 D 或 Q 的表示陶封，工業(yè)級(jí)（45℃-85℃）。后綴中 H 表示圓帽。

3. 后綴中 SD 或 883 屬軍品。

例如：JN DIP 封裝 JR 表貼 JD DIP 陶封

3、BB 產(chǎn)品命名規(guī)則：

前綴 ADS 模擬器件后綴 U 表貼 P 是 DIP 封裝帶 B 表示工業(yè)級(jí) 前綴 INA、XTR、PGA 等表示高精度運(yùn)放后綴 U 表貼 P 代表 DIP PA 表示高精度

4、INTEL 產(chǎn)品命名規(guī)則：

N80C196 系列都是單片機(jī)；

前綴：N=PLCC 封裝 T=工業(yè)級(jí) S=TQFP 封裝 P=DIP 封裝；

KC20 主頻 KB 主頻 MC 代表 84 引角；

舉例：TE28F640J3A-120 閃存 TE=TSOP DA=SSOP E=TSOP。

5、以“IS”開頭

比如：IS61C IS61LV 4×表示 DRAM 6×表示 SRAM 9×表示 EEPROM ；

封裝：PL=PLCC PQ=PQFP T=TSOP TQ=TQFP ；

6、以產(chǎn)品名稱為前綴

LTC1051CS CS 表示表貼；

LTC1051CN8 **表示*IP 封裝 8 腳；

后綴 C 為民用級(jí) I 為工業(yè)級(jí) 后面數(shù)字表示引腳數(shù)量！

7、IDT 的產(chǎn)品一般都是 IDT 開頭的

后綴的說明：

1. 后綴中 TP 屬窄體 DIP

2. 后綴中 P　屬寬體 DIP

3. 后綴中 J　屬 PLCC

比如：IDT7134SA55P 是 DIP 封裝

IDT7132SA55J 是 PLCC

IDT7206L25TP 是 DIP

8、NS 的產(chǎn)品部分以 LM 、LF 開頭的

LM324N 3 字頭代表民品帶 N 圓帽；

LM224N 2 字頭代表工業(yè)級(jí) 帶 N 塑封；

LM124J 1 字頭代表軍品帶 J 陶封；

9、封裝：DP 代表 DIP 封裝 DG 代表 SOP 封裝 DT 代表 TSOP 封裝。

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