芯片的封裝大家都算是了解。那么芯片封裝具體都有哪些?每種封裝有哪些特征,適用什么情況呢?
下面我們來簡單聊一下。
芯片封裝是安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼,起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用,而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印制板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。
最早的芯片封裝應(yīng)該是雙列直插封裝,即DIP封裝。
這種封裝是插件式,焊接操作很方便,適用于自己手動焊接測試時使用,也適用于一些對空間要求較小的低成本方案里使用?,F(xiàn)在產(chǎn)品上使用這種DIP封裝的芯片已經(jīng)很少了。
常用的三極管、MOS管、LDO管的插件封裝為TO-220封裝,是一種大功率晶體管、中小規(guī)模集成電路等常采用的一種直插式的封裝形式。
小型化之后變成貼片形式,封裝為TO252封裝。
SOT223封裝。
小一些的三極管封裝為TO-92封裝,貼片形式有SOT-23-3、SOT-89等封裝。
還有一些不常用的插件封裝比如早期電機(jī)驅(qū)動芯片常用的Multiwatt封裝。
單列直插封裝SIP封裝。
還有一種鐵帽封裝的插件器件,CAN封裝或者TO-3、TO-5、TO-8等等。
針對常見的直插封裝,還有一些變體,比如引腳數(shù)量的變化、增加爬電距離的引腳空位、增加通流能力的引腳連體以及帶散熱片等形式。
貼片封裝首先就是SOP封裝,即小外形貼片封裝。
隨著封裝的小型化,SO類型的封裝演化除了一系列更小尺寸的封裝形式,包括TOSP(薄小外形封裝)、SSOP (縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)、VSOP(甚小外形封裝)、SOIC(小外形集成電路封裝)等類似于QFP形式的封裝。
SO類的封裝只有兩邊有管腳,該類型的封裝是表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝兩側(cè)引出呈“ L” 字形。該類型封裝的典型特點(diǎn)就是在封裝芯片的周圍做出很多引腳,封裝操作方便、可靠性比較高、焊接也比較方便。
現(xiàn)在基本上DIP封裝都被SOP封裝取代了,焊接也并沒有很難,一般芯片都可以選擇SOP封裝。
常見的SOP封裝也有類似DIP封裝的一些變體,比如引腳空位、引腳連體、帶散熱片等形式。
SO類的封裝還有一種不常見的封裝形式:SOJ封裝。這種封裝形式引腳是向里彎折的。
MCU常見的封裝形式是QFP封裝,即方型扁平式封裝技術(shù)。
QFP封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小,管腳很細(xì),一般大規(guī)?;虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般都在100以上。該技術(shù)封裝CPU時操作方便,可靠性高;而且其封裝外形尺寸較小,寄生參數(shù)減小,適合高頻應(yīng)用;該技術(shù)主要適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線。
我們用的引腳較多的單片機(jī)一般都是這種封裝形式。
QFP封裝細(xì)分的話還有PQFP、LQFP和TQFP,這些封裝都有哪些區(qū)別呢?
PQFP的含義是Plastic Quad Flat Package,即塑料方形扁平封裝,表明了封裝所用材料。
那LQFP和TQFP呢?這個是在封裝尺寸上有區(qū)別的。在引腳中心距上不加區(qū)別,而是根據(jù)封裝本體厚度分為 QFP(2.0mm~3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三種。
而每一種封裝本體厚度都可以對應(yīng)不同的引腳間距,主要有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等規(guī)格。
至于這幾個封裝能否通用,簡單來說就是,QFP,LQFP,TQFP都是方形扁平封裝,在厚度上(QFP>LQFP>TQFP),LQFP和TQFP的PCB封裝是可以通用的,前提是bodysize或引腳間距相同。而QFP就不能和這兩種通用了。
還有一種封裝叫QFN封裝,一般功率型器件用的較多,會設(shè)計一個較大的地平面,利于散熱。
QFN是一種無引線四方扁平封裝,是具有外設(shè)終端墊以及一個用于機(jī)械和熱量完整性暴露的芯片墊的無鉛封裝。在芯片底部大多數(shù)會設(shè)計一塊較大的地平面,對于功率型IC,該平面會很好的解決散熱問題,通過PCB的銅皮設(shè)計,可以將熱量更快的傳導(dǎo)出去,該封裝可為正方形或長方形。
一些廠家做的模塊,比如藍(lán)牙模塊、WiFi模塊等等,一般會采用郵票孔封裝。
以前做項目是還用過一種貼片型功率二極管SB1045L,封裝是TO-277。
還用過一種MOS封裝:PFDN3333。
如果是CPU芯片的話,引腳一般都特別多,只在四周布置引腳的話,需要特別大的尺寸,于是CPU芯片的引腳就直接在底部分布。
CPU常用的封裝形式有PGA、LGA、BGA三種。
PGA的全稱叫做“Pin Grid Array”,或者叫“插針網(wǎng)格陣列封裝”。
PGA芯片封裝形式在芯片的內(nèi)外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據(jù)引腳數(shù)目的多少,可以圍成2-5圈。安裝時,將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486芯片開始,出現(xiàn)一種名為ZIF的CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
LGA全稱是Land Grid Array,直譯過來就是柵格陣列封裝。說它是“跨越性的技術(shù)革命”,主要在于它用金屬觸點(diǎn)式封裝取代了以往的針狀插腳。
LGA封裝為底部方形焊盤,區(qū)別于QFN封裝,在芯片側(cè)面沒有焊點(diǎn),焊盤均在底部。
BGA的全稱叫做“Ball Grid Array”,或者叫“球柵網(wǎng)格陣列封裝”。
BGA封裝是將電子元件封裝在一個多層、由金屬和陶瓷組成的球形結(jié)構(gòu)中,以提供更好的熱傳導(dǎo)性能和更小的封裝尺寸。BGA封裝可以提供更多的連接點(diǎn),比普通的插件封裝多出幾倍,因此可以提供更高的信號完整性和更低的電阻。
三種封裝對比的話,嚴(yán)格來說,大家各有勝負(fù),并沒有誰最好。
LGA:相比較于PGA而言,體積更小,相比于BGA而言具有更換性。但是對于更換過程中的操作失誤要求更嚴(yán)格。
PGA:在三種封裝中體積******,但是更換方便,而且更換的操作失誤要求低。
BGA:三種封裝中體積最小,但是更換可能接近于0,同時由于封裝工藝問題,BGA的觸點(diǎn)如果在封裝過程中沒有對準(zhǔn)或者結(jié)合,極有可能意味著報廢,所以相比于LGA,PGA成品率更低。
隨著全球電子產(chǎn)品個性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)潮,封裝技術(shù)已進(jìn)步到CSP(Chip Size Package)。它減小了芯片封裝外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯片的1.2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過1.4倍。
實(shí)際上,CSP只是一種封裝標(biāo)準(zhǔn)類型,不涉及具體的封裝技術(shù),只要達(dá)到它的尺寸標(biāo)準(zhǔn)都可稱之為CSP封裝。而一些封裝技術(shù)如uBGA、WBGA、TinyBGA、FBGA小型芯片封裝技術(shù)則是CSP的ui表現(xiàn)形式。CSP沒有固定的封裝技術(shù),自己更不是一種封裝技術(shù),廠商只要有實(shí)力,可以開發(fā)出更多符合CSP標(biāo)準(zhǔn)的封裝技術(shù)。
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