芯片封裝類型圖解

本文介紹了常見的集成電路封裝形式，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是單列直插式封裝，引腳在芯片單側(cè)排列，與DIP基本相同。ZIP是Z型引腳直插式封裝，引腳比SIP粗短些，節(jié)距等特征也與DIP基本相同。S-DIP是收縮雙列直插式封裝，引腳在芯片兩側(cè)排列，引腳節(jié)距為1.778mm，芯片集成度高于DIP。SK-DIP是窄型雙列直插式封裝，除了芯片的寬度是DIP的1/2以外，其它特征與DIP相同。PGA是針柵陣列插入式封裝，封裝底面垂直陣列布置引腳插腳，插腳節(jié)距為2.54mm或1.27mm，插腳數(shù)可多達(dá)數(shù)百腳，用于高速的且大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。SOP是小外型封裝，表面貼裝型封裝的一種，引腳端子從封裝的兩個側(cè)面引出，字母L狀，引腳節(jié)距為1.27mm。MSP是微方型封裝，表面貼裝型封裝的一種，又叫QFI等，引腳端子從封裝的四個側(cè)面引出，呈I字形向下方延伸，沒有向外突出的部分，實裝占用面積小，引腳節(jié)距為1.27mm。QFP是四方扁平封裝，表面貼裝型封裝的一種，引腳端子從封裝的兩個側(cè)面引出，呈L字形，引腳節(jié)距為1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm，引腳可達(dá)300腳以上。SVP是一種表面安裝型垂直封裝，其引腳端子從封裝的一個側(cè)面引出，中間部位彎成直角并與PCB鍵合，適用于垂直安裝，實裝占有面積很小。其引腳節(jié)距為0.65mm和0.5mm。LCCC是一種無引線陶瓷封裝載體，其四個側(cè)面都設(shè)有電極焊盤而無引腳，適用于高速、高頻集成電路封裝。PLCC是一種無引線塑料封裝載體，適用于高速、高頻集成電路封裝，是一種塑料封裝的LCC。SOJ是一種小外形J引腳封裝，其引腳端子從封裝的兩個側(cè)面引出，呈J字形，引腳節(jié)距為1.27mm。BGA是一種球柵陣列封裝，其在PCB的背面布置二維陣列的球形端子，而不采用針腳引腳，焊球的節(jié)距通常為1.5mm、1.0mm和0.8mm。與PGA相比，不會出現(xiàn)針腳變形問題。CSP是一種超小型表面貼裝型封裝，其引腳也是球形端子，節(jié)距為0.8mm、0.65mm和0.5mm等。TCP是一種帶載封裝，其在形成布線的絕緣帶上搭載裸芯片，并與布線相連接的封裝。與其他表面貼裝型封裝相比，芯片更薄，引腳節(jié)距更小，達(dá)0.25mm，而引腳數(shù)可達(dá)500針以上。在基本元件類型方面，盒形片狀元件包括電阻和電容，而小型晶體管包括三極管和二極管。Melf類元件是一種圓柱形的元件，而SOP元件是一種小外形封裝。TSOP元件是一種薄形封裝，而SOJ元件是一種具有丁形引線的小外形封裝。QFP元件是一種方形扁平封裝，而PLCC元件是一種塑料有引線芯片載體。BGA是一種球腳陳列封裝，而CSP是一種芯片尺寸封裝。特殊元件類型包括鉭電容(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是晶體管外形的縮寫，早期的封裝規(guī)格包括TO-92、TO-92L、TO-220、TO-252等，都是插入式封裝設(shè)計。但隨著表面貼裝市場需求的增大，TO封裝也發(fā)展到表面貼裝式封裝，其中TO252和TO263是表面貼裝封裝，也稱為D-PAK和D2PAK。D-PAK封裝的MOSFET有3個電極：柵極（G）、漏極（D）、源極（S）。其中漏極（D）的引腳被剪斷不用，而是使用背面的散熱板作漏極（D），直接焊接在PCB上。因此，PCB的D-PAK焊盤有三處，漏極（D）焊盤較大，既可用于輸出大電流，又可通過PCB散熱。DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100個。DIP封裝結(jié)構(gòu)形式有多層陶瓷雙列直插式DIP、單層陶瓷雙列直插式DIP、引線框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式、塑料包封結(jié)構(gòu)式、陶瓷低熔玻璃封裝式）等。DIP封裝適合在PCB上穿孔焊接，操作方便，比TO型封裝易于對PCB布線。但芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。以采用40根I/O引腳塑料雙列直插式封裝(PDIP)的CPU為例，其芯片面積/封裝面積=(3×3)/(15.24×50)=1:86，離1相差很遠(yuǎn)。DIP是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC、存儲器LSI、微機電路等。早期的___CPU，如8086、就采用這種封裝形式，緩存(Cache)和早期的內(nèi)存芯片也是這種封裝形式。QFP方型扁平式封裝是一種SMT封裝工藝（表面組裝技術(shù)），具有更高的封裝效率和更小的體積。2.多根引線的使用可以提高焊點的一致性和共面性。3.J形引線向下彎曲，有些不方便進(jìn)行檢修。LCCC無引線陶瓷芯片載體是一種采用J形或L形引線的封裝形式，其中電極中心距有1.0mm和1.27mm兩種，電極數(shù)目通常在18到156個之間。該封裝形式具有寄生參數(shù)小、噪聲和延時特性改善明顯的特點，但應(yīng)力較小，焊點容易開裂。LCCC無引線陶瓷芯片載體主要用于高速、高頻集成電路的封裝，特別是軍用電路。PGA插針網(wǎng)格陣列封裝是一種芯片封裝形式，其中芯片的內(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。PGA插針網(wǎng)格陣列封裝的插拔操作更方便，可靠性更高，可適應(yīng)更高的頻率。為了更好地滿足CPU在安裝和拆卸上的要求，從486芯片開始，出現(xiàn)了一種名為ZIF的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU的要求。PGA插針網(wǎng)格陣列封裝在___系列CPU中得到了廣泛應(yīng)用，如和Pentium、PentiumPro等。BGA球柵陣列封裝是一種高腳數(shù)芯片封裝技術(shù)，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對集成電路的封裝要求越來越高。封裝技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性，當(dāng)IC的頻率超過100MHz時，傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象，而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208Pin時，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此，現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片（如圖形芯片與芯片組等）皆轉(zhuǎn)而使用BGA封裝技術(shù)。BGA封裝技術(shù)可詳分為五大類，其中PBGA（PlasticBGA）基板是一種常用的BGA封裝形式。BGA球柵陣列封裝一出現(xiàn)便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。PBGA是一種常見的BGA封裝類型，其使用普通的印制板基材（如FR-4）作為載體。硅片通過金屬絲壓焊方式連接到載體上表面，然后進(jìn)行塑料模壓成型。有些PBGA封裝結(jié)構(gòu)中帶有空腔，稱為熱增強型BGA（EBGA）。下表面為共晶組分（37Pb/63Sn）的焊球陣列，焊球間距通常為1.0mm、1.27mm或1.5mm。PBGA具有以下特點：載體與PCB材料的熱膨脹系數(shù)幾乎相同，熱匹配性良好；組裝成本低；共面性較好；易于批量組裝；電性能良好。Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV處理器均采用PBGA封裝形式。CBGA（陶瓷BGA）基板采用陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片（FlipChip）的安裝方式。硅片采用金屬絲壓焊方式或采用倒裝片方式實現(xiàn)與載體的互聯(lián)，然后用填充物包封，起到保護(hù)作用。陶瓷載體下表面是90Pb/10Sn的共晶焊球陣列，焊球間距常為1.0mm和1.27mm。CBGA具有以下特點：優(yōu)良的電性能和熱特性；密封性較好；封裝可靠性高；共面性好；封裝密度高；對濕氣不敏感；封裝成本較高；組裝過程熱匹配性能差，組裝工藝要求較高。Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro處理器均采用CBGA封裝形式。FCBGA（FilpChipBGA）基板采用硬質(zhì)多層基板。TBGA（TapeBGA）基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。載帶球柵陣列TBGA是載帶自動鍵合TAB（TapeAutomatedBonding）技術(shù)的延伸。TBGA的載體為銅/聚酰亞胺/銅的雙金屬層帶（載帶）。載體上表面分布的銅導(dǎo)線起傳輸作用，下表面的銅層作地線。硅片與載體實現(xiàn)互連后，將硅片包封起到保護(hù)作用。載體上的過孔實現(xiàn)上下表面的導(dǎo)通，利用類似金屬絲壓焊技術(shù)在過孔焊盤上形成焊球陣列。焊球間距有1.0mm、1.27mm、1.5mm幾種。TBGA具有以下特點：封裝輕、小；電性能良好；組裝過程中熱匹配性好；潮氣對其性能有影響。CDPBGA（CarityDownPBGA）基板指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)（又稱空腔區(qū)）。BGA封裝具有以下特點：首先，雖然I/O引腳數(shù)增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式，這提高了成品率。其次，雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接（C4），從而可以改善電熱性能。第三，厚度比QFP減少l/2以上，重量減輕3/4以上。第四，寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，適應(yīng)頻率提高。第五，組裝可用共面焊接，可靠性提高。然而，BGA封裝仍與QFP、PGA一樣，占用基板面積過大。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(ChipSizePackage)。CSP封裝的尺寸比傳統(tǒng)封裝技術(shù)更小，即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯