元件封装的历史

1、元件封装，电子元件封装详解 元件封装 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。封装时主要考虑的因素： 1、 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近 1：1； 2、 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； 3、 基于散热的要求，封装越薄越好。 封装主要分为 DIP 双列直插和 SMD 贴片封装两种。 从结构方面，封装经历了最早期的晶体 管 To （如TO-89、TO92）封装发展到了双

2、列直插封装，随后由 PHlLlP 公司开发出了 SoP 小外型封装，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。从材料介质方面，包括金属、陶瓷、塑料、塑料，目 前很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。 封装大致经过了如下发展进程： 结构方面： TODIPPLCCQFPBGA 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

3、方式：通孔插装 表面组装 直接安装 具体的封装形式 1、 SOP/SOIC 封装 SOP 是英文 SmalIOUtline PaCkage 的缩写，即小外形封装。 SOP 封装技术由 19681969 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。 2、 DIP 封装 DIP 是英文 DoUble In-line PaCkage 的缩写，即双列直插式封装。插装型封装之一，弓 I 脚从封

4、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。 3、 PLCC 封装 PLCC 是英文 PIaStiC Leaded ChiP Carrier 的缩写，即塑封 J 引线芯片封装。 PLCC 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。 4、 TQFP 封装 TQFP 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

5、（TQFP） 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, 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。 5、 PQFP 封装 PQFP 是英文 PIaStiC QUad Flat PaCkage 的缩写，即塑封四角扁平封装。 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。 6、 TSOP 封装 TSOP 是英文 Thin Small Outline Packag

6、e 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 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 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

7、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，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。 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。 BGA 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

8、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。 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 23 倍，与 TSoP 封装产品相比，其具有更小的体积

9、、更好的散热性能 和电性能。 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。 TinyBGA 封装的内存其厚度也更薄（封装高度小于 0 8mm），从金属

10、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。 QFP 是 QUad Flat PaCkage 的缩写，是“小型方块平面封装”的意思。 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。 电子元件封装详解 1 、 BGA（ball grid array） 球形触点陈列， 表面贴装型封装之一。 在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点

11、用 以 代替引脚，在印刷基板的正面装配 LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也 称为凸 点陈列载体（PAC）。引脚可超过 200,是多引脚 LSl 用的一种封装。 封装本体也可 做得比 QFP（四侧引脚扁平封装）小。例如，引脚中心距为 1.5mm 的 360 引脚 BGA 仅为 31mm 见方；而引脚中心距为 0.5mm 的 304 引脚 QFP 为 40mm 见方。 而且 BGA 不 用担 心 QFP 那样的引脚变形问题。 该封装是美国 Motorola 公司开发的,首先在便携式电话等 设备中被采用,今后在美国有可能在个人计算机中普及。最初, BGA 的引脚 （凸点 ）中心距 为

12、 1.5mm ,弓 I 脚数为 225。现在也有一些 LSI 厂家正在开发 500 引脚的 BGA。 BGA 的 问题是回流焊后的外观检查。 现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。 有的认为 , 由于焊 接的中心距较大, 连接可以看作是稳定的, 只能通过功能检查来处理。 美国 Motorola 公司 把用模压树脂密封的封装称为 OMPAC ,而把灌封方法密封的封装称为 GPAC（见 OMPAC 和 GPAC）。 2、 BQFP（quad flat package with bumper） 带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。 QFP 封装之一, 在封装本体的四个角设置突起 （缓冲垫 ） 以 防止在运送过

13、程中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和 ASIC 等电路 中 采用 此封装。引脚中心距 0.635mm,弓 I 脚数从 84 到 196 左右（见 QFP）。 3、 碰焊 PGA（butt joint pin grid array） 表面贴装型 PGA 的别称 （见表面贴装型 PGA）。 4、 C （ceramic） 表示陶瓷封装的记号。例如， CDIP 表示的是陶瓷 DIP。是在实际中经常使用的记号。 5、 Cerdip 用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于 ECL RAM , DSP（数字信号处理器）等电路。 带有 玻璃窗口的 Cerdip 用于紫外线擦除型 EPROM 以及

14、内部带有 EPROM 的微机电路等。 引脚中 心 距 2.54mm,弓 I 脚数从 8 到 42。在日本，此封装表示为 DIP G（G 即玻璃密封 的意思 ）。 6、 Cerquad 表面贴装型封装之一，即用下密封的陶瓷 QFP,用于封装 DSP 等的逻辑 LSI 电路。带 有窗 口的 Cerquad 用于封装 EPROM 电路。散热性比塑料 QFP 好,在自然空冷条件下可 容许 1.52W的功率。但封装成本比塑料 QFP 高 35 倍。引脚中心距有 1.27mm0.8mm、 0.65mm、 0.5mm、 0.4mm 等多种规格。引脚数从 32 到 368。 7、 CLCC（ceramic leaded chip carrier） 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）O 8、 COB（chip on board） 板上芯片封装,是裸芯片贴 装技术之一,半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片 与 基 板的电气连接用引线缝合方法实现, 芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现, 并 用 树脂覆 盖以确保