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什么是封装?

发布时间:2019-11-12 热度:

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。

封装主要考虑的因素

芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近1:1;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;基于散热的要求,封装越薄越好。

封装的发展历程

结构方面:TO->DIP->PLCC->QFP->PGA->BGA ->CSP->MCM;

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

封装的分类

封装有不同的分类方法。按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型(SMD,Surface Mounted Devices的缩写,意为:表面贴装器件,它是SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术元器件中的一种)和高级封装。

从不同的角度出发,其分类方法大致有以下几种:

按芯片的装载方式;按芯片的基板类型;按芯片的封接或封装方式;按芯片的封装材料等;按芯片的外型结构。

前三类属一级封装的范畴,涉及裸芯片及其电极和引线的封装或封接,笔者只作简单阐述,后二类属二级封装的范畴,对PCB设计大有用处,笔者将作详细分析。

1、按芯片的装载方式分类

裸芯片在装载时,它的有电极的一面可以朝上也可以朝下,因此,芯片就有正装片和倒装片之分,布线面朝上为正装片,反之为倒装片。

另外,裸芯片在装载时,它们的电气连接方式亦有所不同,有的采用有引线键合方式,有的则采用无引线键合方式。

2、按芯片的基板类型分类

基板的作用是搭载和固定裸芯片,同时兼有绝缘,导热,隔离及保护作用.它是芯片内外电路连接的桥梁.从材料上看,基板有有机和无机之分,从结构上看,基板有单层的,双层的,多层的和复合的.

3、按芯片的封接或封装方式分类

裸芯片裸芯片及其电极和引线的封装或封接方式可以分为两类,即气密性封装和树脂封装,而气密性封装中,根据封装材料的不同又可分为:金属封装,陶瓷封装和玻璃封装三种类型。

4、按芯片的封装材料分类

按芯片的封装材料分有:金属封装,陶瓷封装,金属-陶瓷封装,塑料封装。

金属封装:金属材料可以冲,压,因此有封装精度高,尺寸严格,便于大量生产,价格低廉等优点。

陶瓷封装:陶瓷材料的电气性能优良,适用于高密度封装。

金属-陶瓷封装:兼有金属封装和陶瓷封装的优点。

塑料封装:塑料的可塑性强,成本低廉,工艺简单,适合大批量生产。

5、按芯片的外型、结构分类大致有:

DIP,SIP,ZIP,S-DIP,SK-DIP,PGA,SOP,MSP,QFP,SVP,LCCC,PLCC,SOJ,BGA,CSP,TCP等,其中前6种属引脚插入型,随后的9种为表面贴装型,最后一种是TAB型(Tape Automated Boning,正载带自动焊技术技术,是一种基于将芯片组装在金属化柔性高分子载带上的集成电路封装技术。它的工艺主要是先在芯片上形成凸点,将芯片上的凸点同载带上的焊点,通过引线压焊机自动的键合在一起,然后对芯片进行密封保护。载带既作为芯片的支撑体,又作为芯片同周围电路的连接引线)。

DIP:双列直插式封装.顾名思义,该类型的引脚在芯片两侧排列,是插入式封装中最常见的一种,引脚节距为2.54 mm,电气性能优良,又有利于散热,可制成大功率器件。

SIP:单列直插式封装,该类型的引脚在芯片单侧排列,引脚节距等特征与DIP基本相同,ZIP:Z型引脚直插式封装,该类型的引脚也在芯片单侧排列,只是引脚比SIP粗短些,节距等特征也与DIP基本相同。

S-DIP:收缩双列直插式封装,该类型的引脚在芯片两侧排列,引脚节距为1.778 mm,芯片集成度高于DIP。

SK-DIP: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:针栅阵列插入式封装,封装底面垂直阵列布置引脚 插脚,如同针栅,插脚节距为2.54 mm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: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: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: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:表面安装型垂直封装,表面贴装型封装的一种,引脚端子从封装的一个侧面引出,引脚在中间部位弯成直角,弯曲引脚的端部与PCB键合,为垂直安装的封装,实装占有面积很小,引脚节距为0.65mm,0.5mm 。

LCCC:无引线陶瓷封装载体,在陶瓷基板的四个侧面都设有电极焊盘而无引脚的表面贴装型封装,用于高速、高频集成电路封装。

PLCC:无引线塑料封装载体,一种塑料封装的LCC.也用于高速,高频集成电路封装。

SOJ:小外形J引脚封装,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J字形,引脚节距为1.27mm。

BGA:球栅阵列封装,表面贴装型封装的一种,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,0.8mm,与PGA相比,不会出现针脚变形问题。

CSP:芯片级封装,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,0.5mm等。

TCP:带载封装,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


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