各种芯片封装形式

2009-07-06 16:28

芯片封装形式主要以下几种：DIP，TSOP，PQFP，BGA，CLCC，LQFP，SMD，PGA，MCM，PLCC等。

DIP

DIP封装（Dual In-line Package），也叫双列直插式封装技术，双入线封装，DRAM的一种元件封装形式。指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式）等。

DIP封装具有以下特点：

适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。

芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

最早的4004、8008、8086、8088等CPU都采用了DIP封装，通过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上。

在内存颗粒直接插在主板上的时代，DIP 封装形式曾经十分流行。 DIP还有一种派生方式SDIP（Shrink DIP,紧缩双入线封装），它比DIP的针脚密度要高6六倍。

DIP还是拨码开关的简称，其电气特性为

1.电器寿命:每个开关在电压24VDC与电流25mA之下测试,可来回拨动2000次 ；

2.开关不常切换的额定电流:100mA,耐压50VDC ；

3.开关经常切换的额定电流:25mA,耐压24VDC ；

4.接触阻抗:(a)初始值最大50mΩ；(b)测试后最大值100mΩ；

5.绝缘阻抗:最小100mΩ,500VDC ；

6.耐压强度:500VAC/1分钟 ；

7.极际电容:最大5pF ；

8.回路:单接点单选择:DS(S),DP(L) 。

TSOP

到了上个世纪80年代，内存第二代的封装技术TSOP出现，得到了业界广泛的认可，时至今日仍旧是内存封装的主流技术。TSOP是“Thin Small Outline Package”的缩写，意思是薄型小尺寸封装。TSOP内存是在芯片的周围做出引脚，采用SMT技术（表面安装技术）直接附着在PCB板的表面。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。同时TSOP封装具有成品率高，价格便宜等优点，因此得到了极为广泛的应用。

TSOP封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊接在PCB板上的，焊点和PCB板的接触面积较小，使得芯片向PCB办传热就相对困难。而且TSOP封装方式的内存在超过150MHz后，会产品较大的信号干扰和电磁干扰。     PQFP

PQFP：

(Plastic Quad Flat Package，塑料方块平面封装)一种芯片封装形式。

BGA

BGA封装内存

BGA封装(Ball Grid Array Package)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。

BGA封装技术可详分为五大类：

1.PBGA（Plasric BGA）基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。

2.CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）的安装方式。Intel系列CPU中，Pentium I、II、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。

3.FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬质多层基板。

4.TBGA（TapeBGA）基板：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。

5.CDPBGA（Carity Down PBGA）基板：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。

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 Array（小型球栅阵列封装），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。

CLCC

CLCC是ceramic leaded chip carrier的缩写！

带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形 。 带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机电路等。此封装也称为 QFJ、QFJ－G(见QFJ)。

LQFP

LQFP也就是薄型QFP（Low-profile Quad Flat Package）指封装本体厚度为1.4mm的QFP，是日本电子机械工业会根据制定的新QFP外形规格所用的名称。

下面介绍下QFP封装：

这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术（Plastic Quad Flat Package），该技术实现的CPU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。该技术封装CPU时操作方便，可靠性高；而且其封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用；该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。

SMD

它是Surface Mounted Devices的缩写，意为：表面贴装器件，它是SMT(Surface Mount Technology 中文:表面黏著技术）元器件中的一种。

“在电子线路板生产的初级阶段，过孔装配完全由人工来完成。首批自动化机器推出后，它们可放置一些简单的引脚元件，但是复杂的元件仍需要手工放置方可进行波峰焊。 表面贴装元件在大约二十年前推出，并就此开创了一个新纪元。从无源元件到有源元件和集成电路，最终都变成了表面贴装器件(SMD)并可通过拾放设备进行装配。在很长一段时间内人们都认为所有的引脚元件最终都可采用SMD封装。除SMD外还有：

SMC:表面组装元件（Surface Mounted commponents）

主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。

SMD元件

主要有片式晶体管和集成电路

集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP 、FC、MCM等。

举例如下：

1、连接件(Interconnect)：提供机械与电气连接/断开，由连接插头和插座组成，将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。

2、a有源电子元件(Active)：在模拟或数字电路中，可以自己控制电压和电流，以产生增益或开关作用，即对施加信号有反应，可以改变自己的基本特性。

b无源电子元件(Inactive)：当施以电信号时不改变本身特性，即提供简单的、可重复的反应。

3、异型电子元件(Odd-form)：其几何形状因素是奇特的，但不必是独特的。因此必须用手工贴装，其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的例如：许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块，等。

各种SMT元器件的参数规格

Chip片电阻, 电容等： 尺寸规格: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 2010, 等。

钽电容： 尺寸规格: TANA,TANB,TANC,TANDSOT

晶体管：SOT23, SOT143, SOT89等

melf圆柱形元件： 二极管, 电阻等

SOIC集成电路： 尺寸规格: SOIC08, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32

QFP 密脚距集成电路PLCC集成电路： PLCC20, 28, 32, 44, 52, 68, 84

BGA 球栅列阵包装集成电路：列阵间距规格: 1.27, 1.00, 0.80

CSP 集成电路：元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍, 列阵间距

喷嘴喷雾雾粒的统计平均直径，有很多评价方法，通常有算术统计平均直径，几何统计平均直径，不过最常用的是索泰尔平均，简称SMD。

其原理是将所有的雾粒用具有相同表面积和体积的均一直径的圆球来近似，所求的圆球直径即为索泰尔平均直径。

由于这种统计平均很好的反映了课题的物理特性，因此在实际中应用最广。

SMT的特点

组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。

可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。

高频特性好。减少了电磁和射频干扰。

易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。

PGA

PGA： （Pin-Grid Array，引脚网格阵列）一种芯片封装形式，缺点是耗电量大。陈列引脚封装。插装型封装之一，其底面的垂直引脚呈陈列状排列。封装基材基本上都采用多层陶瓷基板。在未专门表示出材料名称的情况下，多数为陶瓷PGA，用于高速大规模逻辑 LSI 电路。成本较高。引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从64 到447 左右。

为了降低成本，封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。也有64～256 引脚的塑料PGA。

另外，还有一种引脚中心距为1.27mm 的短引脚表面贴装型PGA(碰焊PGA)。

PGA(programmable gain amplifier) :可编程增益放大器。

MCM

MCM(multi-chip module)多芯片组件。将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装技术。CM是在混合集成电路技术基础上发展起来的一项微电子技术，其与混合集成电路产品并没有本质的区别，只不过MCM具有更高的性能、更多的功能和更小的体积，可以说MCM属于高级混合集成电路产品。

根据IPAS的定义，MCM技术是将多个LSI/VLSI/ASIC裸芯片和其它元器件组装在同一块多层互连基板上，然后进行封装，从而形成高密度和高可靠性的微电子组件。根据所用多层布线基板的类型不同，MCM可分为叠层多芯片组件（MCM -L）、陶瓷多芯片组件（MCM -C）、淀积多芯片组件（MCM -D）以及混合多芯片组件（MCM –C/D）等。

MCM－L 是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。布线密度不怎么高，成本较低。

MCM－C 是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件，与使

用多层陶瓷基板的厚膜混合IC 类似。两者无明显差别。布线密度高于MCM－L。

MCM－D 是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al 作为基板的组件。

布线密谋在三种组件中是最高的，但成本也高。根据美军标MIL-PRF-38534D混合微电路总规范的定义，MCM是一种混合微电路，其内部装有两个或两个以上超过100000门的微电路。

就MCM的技术先进性而言，MCM可以集成VLSI/ASIC等大规模集成电路芯片，I/O引脚数多达100个以上，但在实际应用中，很多MCM产品并不一定包括VLSI/ASIC等大规模集成电路芯片，I/O引脚数也并不是很高。早期，MCM的应用焦点主要聚集在以大型计算机为代表的应用领域，强调的是其大规模集成的特点。随着MCM技术的不断进步和应用领域的不断拓展，MCM的高集成度、高组装效率和高灵活性等特点必将日益突显出来。

当前MCM的热门产品蓝牙模块为例，蓝牙模块是一种短距离无线通讯产品，2005年全球市场需求量为5亿只，制作蓝牙模块的技术途径有两种：单芯片集成和MCM集成。由于技术难度大、研发周期长和成本高，前者一直没有成功，后者则成为目前最理想的解决方案，2003年市场投放量近2000万只。蓝牙MCM集成了1个RF芯片、1个基带芯片和一些无源元件，引出端采取BGA形式，集成的芯片规模也不大，I/O引脚数也只有34个。

在国内，目前一些为数不太多的MCM应用产品所集成的芯片规模和I/O引脚数也都不是很大。 可以说，广义的MCM定义更符合这一技术的发展现状，尤其符合国内目前的发展状况，同时也有利于拓展和延伸MCM技术的发展空间。

PLCC

PLCC为特殊引脚芯片封装，它是贴片封装的一种，这种封装的引脚在芯片底部向内弯曲，因此在芯片的俯视图中是看不见芯片引脚的。这种芯片的焊接采用回流焊工艺，需要专用的焊接设备，在调试是要取下芯片也很麻烦，现在已经很少用了。

PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),带引线的塑料芯片载体.表面贴装型封装之一,外形呈正方形,32脚封装,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,是塑料制品,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.

美国德克萨斯仪器公司首先在64k 位DRAM 和256kDRAM 中采用,现在已经普及用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路.引脚中心距1.27mm,引脚数从18 到84 .J 形引脚不易变形,比QFP 容易操作,但焊接后的外观检查较为困难. PLCC 与LCC(也称QFN)相似.以前,两者的区别仅在于前者用塑料,后者用陶瓷.但现在已经出现用陶瓷制作的J 形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装(标记为塑料LCC、PC LP、P -LCC 等),已经无法分辨.为此,日本电子机械工业会于1988 年决定,把从四侧引出 J 形引脚的封装称为QFJ,把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN.