
★预定系列★
1、定义
封装,就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接.封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。
不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用,还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。
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。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。
衡量芯片封装技术是否先进主要考虑以下因素:
- 芯片面积与封装面积之比,越接近1:1越好;
- 引脚长度,越短延迟越小;
- 引脚间距,越宽性能越高;
- 封装厚度,越薄散热越好。
2、发展进程
封装大致经过了如下发展进程:
结构方面:TO→DIP→SOP→PLCC→QFP→BGA→CSP
材料方面:
金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料
引脚形状:
长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点
装配方式:
通孔插装→表面组装→直接安装
3、封装形式介绍
(1)DIP封装
DIP (Double In-line Package) 即双列直插式封装。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。
(2)SOP/SOIC封装
SOP (Small Outline Package) 即小外形封装。此种封装由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)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。
(3)PLCC封装
PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) 即塑封J引线芯片封装。此种封装外形呈正方形,32脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比DIP封装小得多。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。
(4)TQFP封装
TQFP (Thin Quad Flat Package) 即薄塑封四角扁平封装。此种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。由于缩小了高度和体积,因此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。
(5)PQFP封装
PQFP (Plastic Quad Flat Package) 即塑封四角扁平封装。此种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。
(6)TSOP封装
TSOP (Thin Small Outline Package) 即薄型小尺寸封装。此种封装技术的典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚,适合用SMT技术(表面安装技术)在PCB(印制电路板)上安装布线。TSOP封装外形尺寸时,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。
(7)BGA封装
BGA (Ball Grid Array Package) 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。
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相比体积更小,散热性能和电性能更好。BGA 封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用此种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。
(8)TinyBGA封装
TinyBGA (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。
采用此种封装技术的内存产品,在相同容量情况下体积,只有TSOP封装的并且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,还提高了电性能。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。
(9)QFP封装
QFP (Quad Flat Package) 即小型方块平面封装。此种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。并且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。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,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。
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