详解芯片封装

IC 封装知识

概念

封装，就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接 . 封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。

因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。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）封装发展到了双列直插封装，随后由 PHILIP 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：TO－>DIP－>PLCC－>QFP－>BGA －>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 Small Outline Package 的缩写，即小外形封装。SOP 封装技术由 1968～1969 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，引脚从封装两侧引出，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 Plastic 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（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 Plastic 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 Package 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 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 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。

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。

国际部分品牌产品的封装命名规则资料

1、MAXIM 前缀是“MAX”。DALLAS 则是以“DS”开头。

MAX×××或 MAX××××说明：

1. 后缀 CSA、CWA 其中 C 表示普通级，S 表示表贴，W 表示宽体表贴。

2. 后缀 CWI 表示宽体表贴，EEWI 宽体工业级表贴，后缀 MJA 或 883 为军级。

3.CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA 后缀均为普通双列直插。

举例 MAX202CPE、CPE 普通 ECPE 普通带抗静电保护

MAX202EEPE 工业级抗静电保护（-45℃-85℃）,说明 E 指抗静电保护 MAXIM 数字排列分类

1 字头 模拟器；

2 字头 滤波器 ；

3 字头 多路开关 ；

4 字头 放大器 ；

5 字头 数模转换器 ；

6 字头 电压基准 ；

7 字头 电压转换 ；

8 字头 复位器 ；

9 字头 比较器 ；

DALLAS 命名规则

例如 DS1210N.S. DS1225Y-100IND

N=工业级 S=表贴宽体 MCG=DIP 封 Z=表贴宽体 MNG=DIP 工业级 ；

IND=工业级 QCG=PLCC 封 Q=QFP ；

2、AD 产品以“AD”、“ADV”居多，也有“OP”或

者“REF”、“AMP”、“SMP”、“SSM”、“TMP”、“TMS”等开头的。

后缀的说明：

1. 后缀中 J 表示民品（0-70℃），N 表示普通塑封，后缀中带 R 表示表示表贴。　

2. 后缀中带 D 或 Q 的表示陶封，工业级（45℃-85℃）。后缀中 H 表示圆帽。

3. 后缀中 SD 或 883 属军品。

例如：JN DIP 封装 JR 表贴 JD DIP 陶封

3、BB 产品命名规则：

前缀 ADS 模拟器件 后缀 U 表贴 P 是 DIP 封装 带 B 表示工业级 前缀 INA、XTR、PGA 等表示高精度运放 后缀 U 表贴 P 代表 DIP PA 表示高精度

4、INTEL 产品命名规则：

N80C196 系列都是单片机；

前缀：N=PLCC 封装 T=工业级 S=TQFP 封装 P=DIP 封装 ；

KC20 主频 KB 主频 MC 代表 84 引角 ；

举例：TE28F640J3A-120 闪存 TE=TSOP DA=SSOP E=TSOP。

5、以“IS”开头

比如：IS61C IS61LV 4×表示 DRAM 6×表示 SRAM 9×表示 EEPROM ；

封装：PL=PLCC PQ=PQFP T=TSOP TQ=TQFP ；

6、以产品名称为前缀

LTC1051CS CS 表示表贴 ；

LTC1051CN8 **表示*IP 封装 8 脚 ；

后缀 C 为民用级 I 为工业级 后面数字表示引脚数量！

7、IDT 的产品一般都是 IDT 开头的

后缀的说明：

1. 后缀中 TP 属窄体 DIP

2. 后缀中 P　属宽体 DIP

3. 后缀中 J　属 PLCC

比如：IDT7134SA55P 是 DIP 封装

IDT7132SA55J 是 PLCC

IDT7206L25TP 是 DIP

8、NS 的产品部分以 LM 、LF 开头的

LM324N 3 字头代表民品 带 N 圆帽 ；

LM224N 2 字头代表工业级 带 N 塑封 ；

LM124J 1 字头代表军品 带 J 陶封 ；

9、封装：DP 代表 DIP 封装 DG 代表 SOP 封装 DT 代表 TSOP 封装。