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最全的芯片封裝知識

2022-03-31 79

IC 封裝知識

概念

封裝，就是指把硅片上的電路管腳,用導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體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用，而且還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，從而實現內部芯片與外部電路的連接。

因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對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輸。由于封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的 PCB(印制電路板)的設計和制造，因此它是至關重要的。

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：

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，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。從結構方面，封裝經歷了最早期的晶體管 TO（如 TO-89、TO92）封裝發展到了雙列直插封裝，隨后由 PHILIP 公司開發出了 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。從材料介質方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強度工作條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。

封裝大致經過了如下發展進程：

結構方面：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

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 封裝技術由 1968～1969 年菲利浦公司開發成功，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，應用范圍包括標準邏輯 IC，存貯器 LSI，微機電路等。

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 表面安裝技術在 PCB 上安裝布線，具有外形尺寸小、可靠性高的優點。

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空間要求較高的應用，如 PCMCIA 卡和網絡器件。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，一般大規模或超大規模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數一般都在 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 技術（表面安裝技術）在 PCB（印制電路板）上安裝布線。TSOP 封裝外形尺寸時，寄生參數(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。

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 90 年代隨著技術的進步，芯片集成度不斷提高，I/O 引腳數急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發展的需要，BGA 封裝開始被應用于生產。

采用 BGA 技術封裝的內存，可以使內存在體積不變的情況下內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 封裝技術的內存產品在相同容量下，體積只有 TSOP 封裝的三分之一；另外，與傳統 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 技術的優點是 I/O 引腳數雖然增加了，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。

說到 BGA 封裝就不能不提 Kingmax 公司的專利 TinyBGA 技術，TinyBGA 英文全稱為 Tiny Ball Grid Array（小型球柵陣列封裝），屬于是 BGA 封裝技術的一個分支。是 Kingmax 公司于 1998 年 8 月開發成功的，其芯片面積與封裝面積之比不小于 1:1.14，可以使內存在體積不變的情況下內存容量提高 2～3 倍，與 TSOP 封裝產品相比，其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。

采用 TinyBGA 封裝技術的內存產品在相同容量情況下體積只有 TSOP 封裝的 1/3。TSOP 封裝內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 TSOP 封裝技術最高只可抗 150MHz 的外頻。

TinyBGA 封裝的內存其厚度也更薄（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 內存擁有更高的熱傳導效率，非常適用于長時間運行的系統，穩定性極佳。

國際部分品牌產品的封裝命名規則資料

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，S 表示表貼，W 表示寬體表貼。

2. 后綴 CWI 表示寬體表貼，EEWI 寬體工業級表貼，后綴 MJA 或 883 為軍級。

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

MAX202EEPE 工業級抗靜電保護（-45℃-85℃）,說明 E 指抗靜電保護 MAXIM 數字排列分類

1 字頭模擬器；

2 字頭濾波器；

3 字頭多路開關；

4 字頭放大器；

5 字頭數模轉換器；

6 字頭電壓基準；

7 字頭電壓轉換；

8 字頭復位器；

9 字頭比較器；

DALLAS 命名規則

例如 DS1210N.S. DS1225Y-100IND

N=工業級 S=表貼寬體 MCG=DIP 封 Z=表貼寬體 MNG=DIP 工業級；

IND=工業級 QCG=PLCC 封 Q=QFP ；

2、AD 產品以“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。　

2. 后綴中帶 D 或 Q 的表示陶封，工業級（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 產品命名規則：

前綴 ADS 模擬器件后綴 U 表貼 P 是 DIP 封裝帶 B 表示工業級前綴 INA、XTR、PGA 等表示高精度運放后綴 U 表貼 P 代表 DIP PA 表示高精度

4、INTEL 產品命名規則：

N80C196 系列都是單片機；

前綴：N=PLCC 封裝 T=工業級 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 I 為工業級后面數字表示引腳數量！

7、IDT 的產品一般都是 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 字頭代表工業級帶 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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