一、芯片封裝類型有哪些
芯片封裝就是把集成裸片集成到一塊基板上面,再把用戶需要的引腳全部引出來,做成成品芯片,芯片封裝是芯片制造(zao)的重要(yao)工序。芯片封裝的類型有多(duo)種(zhong),其中常見(jian)的主要(yao)有以下幾(ji)種(zhong):
1、DIP直插式封裝
DIP是指(zhi)采用(yong)(yong)雙(shuang)列直插形(xing)式封裝的(de)集成電(dian)路(lu)芯(xin)片(pian)(pian),這種(zhong)芯(xin)片(pian)(pian)封裝已經(jing)有很(hen)多年(nian)的(de)歷史,如51單片(pian)(pian)機(ji)、AC-DC控制器、光耦運放(fang)等(deng)都在使(shi)(shi)用(yong)(yong)這種(zhong)封裝類型(xing)。采用(yong)(yong)DIP封裝的(de)CPU芯(xin)片(pian)(pian)有兩排引(yin)腳,可(ke)以(yi)通過專用(yong)(yong)底座(zuo)進(jin)行使(shi)(shi)用(yong)(yong),當然,也可(ke)以(yi)直接(jie)插在有相同焊(han)孔數和幾何排列的(de)電(dian)路(lu)板上進(jin)行焊(han)接(jie),對于(yu)插在底座(zuo)上使(shi)(shi)用(yong)(yong),可(ke)以(yi)易(yi)于(yu)更(geng)換,焊(han)接(jie)難(nan)度也很(hen)低(di),只需要(yao)電(dian)烙鐵便可(ke)以(yi)進(jin)行焊(han)接(jie)裝配。
2、LGA封裝
LGA封(feng)裝(zhuang)為底(di)部(bu)方(fang)形焊盤,區別于QFN封(feng)裝(zhuang),在芯片側(ce)面沒有(you)焊點,焊盤均(jun)在底(di)部(bu)。這(zhe)種(zhong)封(feng)裝(zhuang)對焊接要求相對較高,對于芯片封(feng)裝(zhuang)的設計也(ye)有(you)很高的要求,否則(ze)批量生(sheng)產(chan)很容易造成虛焊以及短路的情況,在小體積(ji)、高級程度(du)的應用場(chang)景中這(zhe)種(zhong)封(feng)裝(zhuang)的使用較多。
3、LQFP/TQFP封裝
PQFP/TQFP封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的(de)芯片(pian)四周均(jun)有(you)引腳(jiao),引腳(jiao)之間距離(li)很(hen)小、管腳(jiao)很(hen)細,用這種(zhong)形(xing)式封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的(de)芯片(pian)可通(tong)過(guo)回流焊(han)進行焊(han)接,焊(han)盤(pan)為單(dan)(dan)面焊(han)盤(pan),不需要打過(guo)孔(kong),在(zai)焊(han)接上相對DIP封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的(de)難(nan)度較大。目前許多單(dan)(dan)片(pian)機和集成(cheng)芯片(pian)都在(zai)使用這種(zhong)封(feng)裝(zhuang)(zhuang),由于此封(feng)裝(zhuang)(zhuang)自帶突出引腳(jiao),在(zai)運(yun)輸(shu)焊(han)接過(guo)程中需要小心,防(fang)止(zhi)引腳(jiao)彎曲或損壞。
4、QFN封裝
QFN是(shi)一(yi)種無(wu)引線四方扁平封(feng)裝,是(shi)具有外(wai)設終端墊(dian)以(yi)及(ji)一(yi)個用于機械和熱量完整性暴露的(de)芯片(pian)墊(dian)的(de)無(wu)鉛封(feng)裝。在(zai)芯片(pian)底(di)部(bu)大多數會設計(ji)一(yi)塊(kuai)較大的(de)地平面(mian),對于功率型(xing)IC,該平面(mian)會很(hen)好的(de)解決散(san)熱問(wen)題,通過PCB的(de)銅皮(pi)設計(ji),可以(yi)將熱量更快的(de)傳導出(chu)去(qu),該封(feng)裝可為正方形(xing)或長方形(xing)。封(feng)裝四側配(pei)置有電(dian)極(ji)觸(chu)點,由于無(wu)引腳,貼裝占有面(mian)積比(bi)(bi)QFP小,高(gao)度(du)比(bi)(bi)QFP低,為目前比(bi)(bi)較流行的(de)封(feng)裝類型(xing)。
5、BGA(球柵陣列)封裝
隨著(zhu)集(ji)成(cheng)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)進步、設(she)備的(de)(de)(de)改進和深亞微米技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)使用(yong),LSI、VLSI、ULSI相繼出現(xian),硅單芯(xin)片集(ji)成(cheng)度不(bu)斷提(ti)高,對集(ji)成(cheng)電(dian)路封(feng)(feng)裝(zhuang)要求更(geng)加嚴格,I/O引(yin)腳數急劇增(zeng)(zeng)加,功耗(hao)也(ye)隨之增(zeng)(zeng)大。BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)是一種(zhong)電(dian)子元件(jian)(jian)封(feng)(feng)裝(zhuang)技(ji)(ji)術,它是指將電(dian)子元件(jian)(jian)封(feng)(feng)裝(zhuang)在一個多(duo)層、由金屬和陶瓷組成(cheng)的(de)(de)(de)球形(xing)結構中,以提(ti)供(gong)更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)熱傳導性(xing)能和更(geng)小的(de)(de)(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)尺寸。BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)可(ke)以提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)連接(jie)點,比普通的(de)(de)(de)插件(jian)(jian)封(feng)(feng)裝(zhuang)多(duo)出幾倍,因此可(ke)以提(ti)供(gong)更(geng)高的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)完整(zheng)性(xing)和更(geng)低的(de)(de)(de)電(dian)阻。BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)還可(ke)以提(ti)供(gong)更(geng)高的(de)(de)(de)功率密度,以及(ji)更(geng)低的(de)(de)(de)電(dian)磁干擾(EMI)。
6、SO類型封裝
SO類(lei)型(xing)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)有很多(duo)種類(lei),可(ke)以(yi)分為:SOP(小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang))、TOSP(薄小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang))、SSOP(縮小(xiao)(xiao)型(xing)SOP)、VSOP(甚小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang))、SOIC(小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)集成電路封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang))等類(lei)似于QFP形(xing)(xing)式的(de)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang),只有兩邊有管(guan)腳(jiao)(jiao)的(de)芯片封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)形(xing)(xing)式,該(gai)(gai)類(lei)型(xing)的(de)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)是(shi)表面貼裝(zhuang)(zhuang)型(xing)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)之一(yi),引(yin)腳(jiao)(jiao)從封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)兩側(ce)引(yin)出(chu)呈“L”字(zi)形(xing)(xing)。該(gai)(gai)類(lei)型(xing)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的(de)典型(xing)特點就是(shi)在(zai)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)芯片的(de)周圍(wei)做出(chu)很多(duo)引(yin)腳(jiao)(jiao),封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)操作方便(bian)、可(ke)靠性比(bi)較(jiao)高(gao)、焊接也比(bi)較(jiao)方便(bian),如(ru)常見的(de)SOP-8等封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)在(zai)各(ge)種類(lei)型(xing)的(de)芯片中被大(da)量使用。
二、如何選擇合適的芯片封裝類型
芯片封裝時,要選(xuan)擇(ze)合適(shi)的封裝類型,如果封裝類型選(xuan)擇(ze)不當,可能(neng)會造成產品功能(neng)無法(fa)實現,或者成本過高,甚至導(dao)致(zhi)整(zheng)個設(she)計失敗。在選(xuan)擇(ze)芯片封裝類型時,主要考慮(lv)以下(xia)幾(ji)個方面的因素:
1、封裝體的裝配方式
選擇封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)類型的(de)首要工(gong)作就是確(que)定裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)方(fang)(fang)式(shi),這(zhe)直(zhi)接(jie)(jie)決定電(dian)子產品封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)完(wan)后(hou)的(de)PCB設計及(ji)如何與PCB連接(jie)(jie)。封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)方(fang)(fang)式(shi)主要有(you)通(tong)孔(kong)插(cha)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)和(he)表(biao)面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩種。通(tong)孔(kong)插(cha)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)就是將其外面的(de)引腳利(li)用(yong)插(cha)件的(de)方(fang)(fang)式(shi)與PCB連接(jie)(jie),如SIP和(he)DIP;表(biao)面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)是通(tong)過表(biao)面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)技術將其快速地(di)焊接(jie)(jie)到PCB上,如QFP、QFN封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)、BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)、sop等
2、封裝體的尺寸
由于(yu)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)工藝的(de)(de)(de)極(ji)限會限制芯片尺寸(cun)(長度、寬度和厚(hou)度),在選擇(ze)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)體(ti)時,首先(xian)保證芯片能夠安(an)裝(zhuang)(zhuang)進封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)體(ti),再(zai)根據產品(pin)厚(hou)度要求選擇(ze)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)體(ti)厚(hou)度。隨著消費類電子(zi)越來越朝輕(qing)、薄(bo)、短、小的(de)(de)(de)方向發(fa)展,封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)產品(pin)的(de)(de)(de)厚(hou)度也越來越薄(bo),選擇(ze)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)體(ti)尺寸(cun)應優先(xian)選擇(ze)小尺寸(cun)、薄(bo)型的(de)(de)(de)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)體(ti),以節(jie)約PCB的(de)(de)(de)面積。
3、封裝體引腳數
所選擇的(de)封裝體總引(yin)腳數(shu)應等(deng)于或大于集成(cheng)電(dian)路芯片所需要(yao)的(de)引(yin)出端(duan)總數(shu)(包括輸人、輸出、控制端(duan)、電(dian)源端(duan)、地(di)線端(duan)等(deng))。
4、產品可靠性
塑料(liao)(liao)封裝屬(shu)(shu)于(yu)非氣(qi)密性(xing)(xing)封裝,抗(kang)潮濕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)和(he)機械性(xing)(xing)能(neng)相對較差(cha)(cha),同時熱(re)穩定性(xing)(xing)也(ye)不(bu)(bu)太好,但在性(xing)(xing)能(neng)價格比上(shang)有(you)優勢;金屬(shu)(shu)封裝和(he)陶(tao)資封裝屬(shu)(shu)于(yu)氣(qi)密性(xing)(xing)封裝,氣(qi)密性(xing)(xing)、抗(kang)潮濕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)好,散熱(re)性(xing)(xing)和(he)機械性(xing)(xing)能(neng)好,但裝配尺寸精(jing)度錢差(cha)(cha),價格較昂(ang)貴(gui)。因此,對于(yu)高可靠(kao)性(xing)(xing)的集(ji)成(cheng)電路不(bu)(bu)宜選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)塑料(liao)(liao)封裝,而(er)(er)應選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)陶(tao)瓷封裝或金屬(shu)(shu)-陶(tao)瓷封裝,如軍(jun)用(yong)(yong)和(he)航天用(yong)(yong)產品;而(er)(er)一般工業(ye)用(yong)(yong)電子(zi)(zi)產品和(he)消費用(yong)(yong)電子(zi)(zi)產品,由于(yu)其對可拿性(xing)(xing)要求不(bu)(bu)太高且考(kao)慮(lv)成(cheng)本因素,一般會選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)塑料(liao)(liao)封裝。
5、產品散熱性能、電性能
集成(cheng)電路在(zai)工(gong)作時會產生大量的(de)熱(re)(re)(re)(re)量。在(zai)了(le)解(jie)客(ke)戶的(de)散(san)熱(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)需(xu)求(qiu)和(he)電性(xing)(xing)能(neng)(neng)要(yao)(yao)求(qiu)后,需(xu)要(yao)(yao)對(dui)選定的(de)封(feng)裝體進行(xing)熱(re)(re)(re)(re)仿(fang)(fang)真電仿(fang)(fang)真,以便確認是否滿足散(san)熱(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)要(yao)(yao)求(qiu)和(he)電性(xing)(xing)能(neng)(neng)要(yao)(yao)求(qiu)。基(ji)于散(san)熱(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)要(yao)(yao)求(qiu),封(feng)裝體越(yue)薄越(yue)好,一般(ban)針對(dui)高功(gong)(gong)耗產品(pin),除(chu)了(le)考(kao)慮選用(yong)低阻率、高導熱(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)材料(liao)(liao)黏(nian)結(jie)芯片,高導熱(re)(re)(re)(re)塑封(feng)料(liao)(liao),采用(yong)金屬合金焊接工(gong)藝(yi),還可以考(kao)慮選擇加(jia)強型封(feng)裝(如增(zeng)加(jia)內置式(shi)散(san)熱(re)(re)(re)(re)片、外露式(shi)散(san)熱(re)(re)(re)(re)片或引線框架載片臺外露),以增(zeng)強其(qi)散(san)熱(re)(re)(re)(re)、冷卻功(gong)(gong)能(neng)(neng),如HSPBGA、HSBGA、EDHS-QFP、DHS-QFP、QFN、E-PadLQFP等(deng)封(feng)裝形式(shi)。
6、成本
對芯片來說,芯片封裝成(cheng)本高(gao)(gao)會導致電子產(chan)(chan)(chan)(chan)品失去(qu)市場(chang)(chang)競(jing)爭力.從(cong)而(er)可(ke)能失去(qu)客戶(hu)和(he)市場(chang)(chang)。一般來(lai)講,對(dui)于(yu)同(tong)一種封(feng)裝形(xing)式(shi),大(da)封(feng)裝體尺(chi)(chi)寸的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品比(bi)(bi)小封(feng)裝體尺(chi)(chi)才的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品封(feng)裝成(cheng)本高(gao)(gao)。對(dui)于(yu)不同(tong)的(de)(de)封(feng)裝形(xing)式(shi),基(ji)(ji)板(ban)產(chan)(chan)(chan)(chan)品比(bi)(bi)引(yin)線框架(jia)產(chan)(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)封(feng)裝成(cheng)本高(gao)(gao);多層(ceng)基(ji)(ji)板(ban)產(chan)(chan)(chan)(chan)品比(bi)(bi)單(dan)層(ceng)基(ji)(ji)板(ban)產(chan)(chan)(chan)(chan)品封(feng)裝成(cheng)本高(gao)(gao);可(ke)靠(kao)性等級(ji)要(yao)(yao)求高(gao)(gao)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品比(bi)(bi)可(ke)靠(kao)性等級(ji)要(yao)(yao)求低的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品封(feng)裝成(cheng)本高(gao)(gao)。