芯片封装类型图解

芯片封装类型图解

本文介绍了常见的集成电路封装形式，包括BGA、CPGA、FBGA、JLCC、LDCC、LQFP100L、PCDIP、PLCC、PPGA、PQFP、TQFP100L、TSBGA217L、TSOP、CSP、SIP、ZIP、S-DIP、SK-DIP、PGA、SOP、MSP和QFP等。SIP是单列直插式封装，引脚在芯片单侧排列，与DIP基本相同。ZIP是Z型引脚直插式封装，引脚比SIP粗短些，节距等特征也与DIP基本相同。S-DIP是收缩双列直插式封装，引脚在芯片两侧排列，引脚节距为1.778mm，芯片集成度高于DIP。SK-DIP是窄型双列直插式封装，除了芯片的宽度是DIP的1/2以外，其它特征与DIP相同。PGA是针栅阵列插入式封装，封装底面垂直阵列布置引脚插脚，插脚节距为2.54mm或1.27mm，插脚数可多达数百脚，用于高速的且大规模和超大规模集成电路。SOP是小外型封装，表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，字母L状，引脚节距为1.27mm。MSP是微方型封装，表面贴装型封装的一种，又叫QFI等，引脚端子从封装的四个侧面引出，呈I字形向下方延伸，没有向外突出的部分，实装占用面积小，引脚节距为1.27mm。QFP是四方扁平封装，表面贴装型封装的一种，引脚端子从封装的两个侧面引出，呈L字形，引脚节距为1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm，引脚可达300脚以上。SVP是一种表面安装型垂直封装，其引脚端子从封装的一个侧面引出，中间部位弯成直角并与PCB键合，适用于垂直安装，实装占有面积很小。其引脚节距为0.65mm和0.5mm。LCCC是一种无引线陶瓷封装载体，其四个侧面都设有电极焊盘而无引脚，适用于高速、高频集成电路封装。PLCC是一种无引线塑料封装载体，适用于高速、高频集成电路封装，是一种塑料封装的LCC。SOJ是一种小外形J引脚封装，其引脚端子从封装的两个侧面引出，呈J字形，引脚节距为1.27mm。BGA是一种球栅阵列封装，其在PCB的背面布置二维阵列的球形端子，而不采用针脚引脚，焊球的节距通常为1.5mm、1.0mm和0.8mm。与PGA相比，不会出现针脚变形问题。CSP是一种超小型表面贴装型封装，其引脚也是球形端子，节距为0.8mm、0.65mm和0.5mm等。TCP是一种带载封装，其在形成布线的绝缘带上搭载裸芯片，并与布线相连接的封装。与其他表面贴装型封装相比，芯片更薄，引脚节距更小，达0.25mm，而引脚数可达500针以上。在基本元件类型方面，盒形片状元件包括电阻和电容，而小型晶体管包括三极管和二极管。Melf类元件是一种圆柱形的元件，而SOP元件是一种小外形封装。TSOP元件是一种薄形封装，而SOJ元件是一种具有丁形引线的小外形封装。QFP元件是一种方形扁平封装，而PLCC元件是一种塑料有引线芯片载体。BGA是一种球脚陈列封装，而CSP是一种芯片尺寸封装。特殊元件类型包括钽电容(TantaliumCapacitor)。___VariableResistorBinGridArray(BGA)withNeedleDisplayPackagingConnectorICCardConnectorTypesofBGAPackagingAPBGA–PlasticBGABCBGA–CeramicBGACCCGA–CeramicColumnGridArrayDTBGA–___BGAEMBGA–___BGANote:___changes。fromDIP。QFP。PGAtoCSP。andnowMCM。Eachnhas___。suchasthechip-to-packagearea。ingcloserto1.higherfrequencycapabilities。bettertemperatureresistance。morepinswithcedpinspacing。cedweight。improvedreliability。andgreaterconvenienceofuse.MultiChipModule(MCM)English-___SurfaceMountTechnology(SMT)SurfaceMountingDevices(SMD)SurfaceMountingPrintedCircuitBoard(SMB)Dual-In-LinePackage(DIP)___(THT)PrintedCircuitBoard(PCB)___)PlasticQuadFlatPackage(PQFP)SmallScaleIntegratedCircuit(SOIC)LargeScalen(LSI)Note:Thedevelopmentofpackaginghasgonethroughthefollowingstages:DIPpackaginginthe70s。SMTtechnologyinthe80s(___)。BGApackaginginthe90s。andCSP/MCMfor___。andfinallytoplastic。Thepinshapehaschangedfromlongthrough-holepinstoshortorno-leadsurface-mountpinstoball-shapedbumps。Theassemblymethodhas___-hole___mountingtodirect___.1.___PackagingTO是晶体管外形的缩写，早期的封装规格包括TO-92、TO-92L、TO-220、TO-252等，都是插入式封装设计。但随着表面贴装市场需求的增大，TO封装也发展到表面贴装式封装，其中TO252和TO263是表面贴装封装，也称为D-PAK和D2PAK。D-PAK封装的MOSFET有3个电极：栅极（G）、漏极（D）、源极（S）。其中漏极（D）的引脚被剪断不用，而是使用背面的散热板作漏极（D），直接焊接在PCB上。因此，PCB的D-PAK焊盘有三处，漏极（D）焊盘较大，既可用于输出大电流，又可通过PCB散热。DIP是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(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。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封装适合在PCB上穿孔焊接，操作方便，比TO型封装易于对PCB布线。但芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。以采用40根I/O引脚塑料双列直插式封装(PDIP)的CPU为例，其芯片面积/封装面积=(3×3)/(15.24×50)=1:86，离1相差很远。DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC、存储器LSI、微机电路等。早期的___CPU，如8086、就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。QFP方型扁平式封装是一种SMT封装工艺（表面组装技术），具有更高的封装效率和更小的体积。2.多根引线的使用可以提高焊点的一致性和共面性。3.J形引线向下弯曲，有些不方便进行检修。LCCC无引线陶瓷芯片载体是一种采用J形或L形引线的封装形式，其中电极中心距有1.0mm和1.27mm两种，电极数目通常在18到156个之间。该封装形式具有寄生参数小、噪声和延时特性改善明显的特点，但应力较小，焊点容易开裂。LCCC无引线陶瓷芯片载体主要用于高速、高频集成电路的封装，特别是军用电路。PGA插针网格阵列封装是一种芯片封装形式，其中芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。PGA插针网格阵列封装的插拔操作更方便，可靠性更高，可适应更高的频率。为了更好地满足CPU在安装和拆卸上的要求，从486芯片开始，出现了一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU的要求。PGA插针网格阵列封装在___系列CPU中得到了广泛应用，如和Pentium、PentiumPro等。BGA球栅阵列封装是一种高脚数芯片封装技术，随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求越来越高。封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA封装技术。BGA封装技术可详分为五大类，其中PBGA（PlasticBGA）基板是一种常用的BGA封装形式。BGA球栅阵列封装一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。PBGA是一种常见的BGA封装类型，其使用普通的印制板基材（如FR-4）作为载体。硅片通过金属丝压焊方式连接到载体上表面，然后进行塑料模压成型。有些PBGA封装结构中带有空腔，称为热增强型BGA（EBGA）。下表面为共晶组分（37Pb/63Sn）的焊球阵列，焊球间距通常为1.0mm、1.27mm或1.5mm。PBGA具有以下特点：载体与PCB材料的热膨胀系数几乎相同，热匹配性良好；组装成本低；共面性较好；易于批量组装；电性能良好。Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV处理器均采用PBGA封装形式。CBGA（陶瓷BGA）基板采用陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip）的安装方式。硅片采用金属丝压焊方式或采用倒装片方式实现与载体的互联，然后用填充物包封，起到保护作用。陶瓷载体下表面是90Pb/10Sn的共晶焊球阵列，焊球间距常为1.0mm和1.27mm。CBGA具有以下特点：优良的电性能和热特性；密封性较好；封装可靠性高；共面性好；封装密度高；对湿气不敏感；封装成本较高；组装过程热匹配性能差，组装工艺要求较高。Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用CBGA封装形式。FCBGA（FilpChipBGA）基板采用硬质多层基板。TBGA（TapeBGA）基板为带状软质的1-2层PCB电路板。载带球栅阵列TBGA是载带自动键合TAB（TapeAutomatedBonding）技术的延伸。TBGA的载体为铜/聚酰亚胺/铜的双金属层带（载带）。载体上表面分布的铜导线起传输作用，下表面的铜层作地线。硅片与载体实现互连后，将硅片包封起到保护作用。载体上的过孔实现上下表面的导通，利用类似金属丝压焊技术在过孔焊盘上形成焊球阵列。焊球间距有1.0mm、1.27mm、1.5mm几种。TBGA具有以下特点：封装轻、小；电性能良好；组装过程中热匹配性好；潮气对其性能有影响。CDPBGA（CarityDownPBGA）基板指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。BGA封装具有以下特点：首先，虽然I/O引脚数增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，这提高了成品率。其次，虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接（C4），从而可以改善电热性能。第三，厚度比QFP减少l/2以上，重量减轻3/4以上。第四，寄生参数减小，信号传输延迟小，适应频率提高。第五，组装可用共面焊接，可靠性提高。然而，BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大。随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP(ChipSizePackage)。CSP封装的尺寸比传统封装技术更小，即封装后的IC尺寸边长不大于芯