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芯片封裝類型有哪些 如何選擇合適的芯片封裝類型

本文章由注冊用戶 知無涯 上傳提供 2024-04-18 評論 0
摘要:芯片封裝的形式類型有多種,常見的主要有DIP直插式封裝、LGA封裝、LQFP/TQFP封裝、QFN封裝、BGA(球柵陣列)封裝、SO類型封裝等。芯片封裝時,要注意綜合考慮封裝體的裝配方式、封裝體的尺寸、封裝體引腳數、產品可靠性、產品散熱性能和電性能以及成本等因素來選擇合適的芯片封裝類型。下面一起來看看芯片封裝類型有哪些以及如何選擇合適的芯片封裝類型吧。

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(zhi)造的重要工序。芯片封裝的類型(xing)有多種,其中(zhong)常(chang)見的主要有以(yi)下(xia)幾種:

1、DIP直插式封裝

DIP是指(zhi)采用(yong)雙列(lie)直插形式封(feng)裝的(de)集成電(dian)(dian)路(lu)芯片(pian),這(zhe)種芯片(pian)封(feng)裝已(yi)經有很多年的(de)歷史(shi),如51單片(pian)機、AC-DC控制(zhi)器、光耦運放等(deng)都在使用(yong)這(zhe)種封(feng)裝類型。采用(yong)DIP封(feng)裝的(de)CPU芯片(pian)有兩排引腳,可(ke)(ke)以通過專用(yong)底座進(jin)行(xing)使用(yong),當(dang)然,也可(ke)(ke)以直接插在有相同(tong)焊(han)孔數和(he)幾何排列(lie)的(de)電(dian)(dian)路(lu)板上進(jin)行(xing)焊(han)接,對于插在底座上使用(yong),可(ke)(ke)以易于更換,焊(han)接難度也很低,只需要電(dian)(dian)烙鐵(tie)便可(ke)(ke)以進(jin)行(xing)焊(han)接裝配。

2、LGA封裝

LGA封(feng)裝為(wei)底(di)部(bu)方形(xing)焊(han)(han)盤,區(qu)別于QFN封(feng)裝,在芯片(pian)(pian)側(ce)面(mian)沒有(you)焊(han)(han)點,焊(han)(han)盤均(jun)在底(di)部(bu)。這種封(feng)裝對(dui)焊(han)(han)接(jie)要求相對(dui)較高(gao),對(dui)于芯片(pian)(pian)封(feng)裝的設計也有(you)很高(gao)的要求,否則(ze)批量生產很容易造成虛(xu)焊(han)(han)以及短路的情況,在小體(ti)積、高(gao)級程度的應(ying)用場景中這種封(feng)裝的使用較多。

3、LQFP/TQFP封裝

PQFP/TQFP封裝(zhuang)(zhuang)的(de)芯(xin)片(pian)四周均(jun)有引(yin)腳(jiao),引(yin)腳(jiao)之(zhi)間(jian)距離很(hen)小、管(guan)腳(jiao)很(hen)細,用這種形式封裝(zhuang)(zhuang)的(de)芯(xin)片(pian)可通過(guo)回流焊(han)進行焊(han)接(jie),焊(han)盤為單(dan)面焊(han)盤,不需(xu)要打過(guo)孔,在焊(han)接(jie)上相(xiang)對DIP封裝(zhuang)(zhuang)的(de)難度較(jiao)大。目前許多單(dan)片(pian)機和集(ji)成(cheng)芯(xin)片(pian)都在使(shi)用這種封裝(zhuang)(zhuang),由于(yu)此封裝(zhuang)(zhuang)自帶(dai)突出引(yin)腳(jiao),在運輸焊(han)接(jie)過(guo)程中需(xu)要小心,防止引(yin)腳(jiao)彎曲或損壞。

4、QFN封裝

QFN是一種(zhong)無(wu)引(yin)線(xian)四方扁平(ping)封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang),是具有(you)外(wai)設(she)(she)終端墊以及(ji)一個用于機械和熱量完(wan)整性暴露的芯片(pian)墊的無(wu)鉛封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)。在芯片(pian)底部(bu)大(da)多數會設(she)(she)計一塊較大(da)的地平(ping)面,對于功(gong)率(lv)型IC,該(gai)平(ping)面會很好(hao)的解決散熱問(wen)題,通過PCB的銅皮設(she)(she)計,可以將(jiang)熱量更快(kuai)的傳(chuan)導出去,該(gai)封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)可為(wei)正方形或長方形。封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)四側配置有(you)電極觸點(dian),由于無(wu)引(yin)腳,貼裝(zhuang)(zhuang)占有(you)面積比QFP小,高(gao)度比QFP低,為(wei)目前比較流行的封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)類(lei)型。

5、BGA(球柵陣列)封裝

隨(sui)著集(ji)成(cheng)(cheng)技(ji)術(shu)的(de)進步、設備的(de)改進和深亞微米技(ji)術(shu)的(de)使用,LSI、VLSI、ULSI相繼出現,硅單芯片集(ji)成(cheng)(cheng)度(du)不斷提(ti)高(gao),對(dui)集(ji)成(cheng)(cheng)電路(lu)封裝(zhuang)(zhuang)要求更(geng)(geng)(geng)加嚴格,I/O引腳數急劇(ju)增加,功(gong)耗(hao)也隨(sui)之增大。BGA封裝(zhuang)(zhuang)是一種電子元件封裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術(shu),它是指將電子元件封裝(zhuang)(zhuang)在一個多(duo)層(ceng)、由(you)金屬(shu)和陶瓷(ci)組成(cheng)(cheng)的(de)球形結構中,以(yi)提(ti)供更(geng)(geng)(geng)好的(de)熱(re)傳導(dao)性能(neng)和更(geng)(geng)(geng)小的(de)封裝(zhuang)(zhuang)尺(chi)寸。BGA封裝(zhuang)(zhuang)可(ke)以(yi)提(ti)供更(geng)(geng)(geng)多(duo)的(de)連接點,比普通的(de)插件封裝(zhuang)(zhuang)多(duo)出幾倍,因此可(ke)以(yi)提(ti)供更(geng)(geng)(geng)高(gao)的(de)信號(hao)完(wan)整性和更(geng)(geng)(geng)低(di)的(de)電阻。BGA封裝(zhuang)(zhuang)還可(ke)以(yi)提(ti)供更(geng)(geng)(geng)高(gao)的(de)功(gong)率密(mi)度(du),以(yi)及更(geng)(geng)(geng)低(di)的(de)電磁(ci)干擾(EMI)。

6、SO類型封裝

SO類型(xing)(xing)(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)有很多種(zhong)類,可(ke)以分為(wei):SOP(小(xiao)(xiao)外(wai)(wai)形(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、TOSP(薄小(xiao)(xiao)外(wai)(wai)形(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、SSOP(縮小(xiao)(xiao)型(xing)(xing)(xing)SOP)、VSOP(甚小(xiao)(xiao)外(wai)(wai)形(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、SOIC(小(xiao)(xiao)外(wai)(wai)形(xing)集成電路封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))等(deng)類似于QFP形(xing)式(shi)的(de)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang),只(zhi)有兩邊有管腳的(de)芯(xin)片封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)形(xing)式(shi),該(gai)類型(xing)(xing)(xing)的(de)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)是表面貼(tie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)型(xing)(xing)(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)之一,引(yin)腳從封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩側引(yin)出(chu)呈(cheng)“L”字形(xing)。該(gai)類型(xing)(xing)(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)典型(xing)(xing)(xing)特(te)點就是在封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)芯(xin)片的(de)周圍做(zuo)出(chu)很多引(yin)腳,封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)操作方(fang)便、可(ke)靠(kao)性比較高、焊接也比較方(fang)便,如常(chang)見(jian)的(de)SOP-8等(deng)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)在各(ge)種(zhong)類型(xing)(xing)(xing)的(de)芯(xin)片中被大量使用。

二、如何選擇合適的芯片封裝類型

芯片封(feng)裝(zhuang)時(shi),要(yao)選(xuan)擇(ze)合適的封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing),如果封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)選(xuan)擇(ze)不當,可能會造成產品功能無法實現,或者成本過高,甚至導致整個(ge)設計失敗。在(zai)選(xuan)擇(ze)芯片封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)時(shi),主要(yao)考慮以下(xia)幾(ji)個(ge)方面(mian)的因素:

1、封裝體的裝配方式

選(xuan)擇封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)類型的首要工作就是(shi)確定(ding)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)方(fang)式(shi),這直接決定(ding)電(dian)子產品封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)完后的PCB設計及如何與(yu)PCB連接。封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)方(fang)式(shi)主要有(you)通(tong)(tong)孔插(cha)(cha)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)和表面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩(liang)種。通(tong)(tong)孔插(cha)(cha)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)就是(shi)將(jiang)其外面的引腳(jiao)利用插(cha)(cha)件(jian)的方(fang)式(shi)與(yu)PCB連接,如SIP和DIP;表面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)是(shi)通(tong)(tong)過表面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)技術(shu)將(jiang)其快速(su)地焊接到PCB上,如QFP、QFN封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)、BGA封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)、sop等(deng)

2、封裝體的尺寸

由于封(feng)裝(zhuang)(zhuang)工藝的極限(xian)會限(xian)制芯(xin)(xin)片尺(chi)寸(長度(du)、寬(kuan)度(du)和厚(hou)度(du)),在(zai)選(xuan)擇(ze)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)體時(shi),首先(xian)保證芯(xin)(xin)片能夠安裝(zhuang)(zhuang)進封(feng)裝(zhuang)(zhuang)體,再根據(ju)產品厚(hou)度(du)要(yao)求選(xuan)擇(ze)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)體厚(hou)度(du)。隨著消費類電子越來越朝(chao)輕、薄、短、小(xiao)的方(fang)向發展,封(feng)裝(zhuang)(zhuang)產品的厚(hou)度(du)也越來越薄,選(xuan)擇(ze)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)體尺(chi)寸應(ying)優(you)先(xian)選(xuan)擇(ze)小(xiao)尺(chi)寸、薄型的封(feng)裝(zhuang)(zhuang)體,以節約PCB的面(mian)積(ji)。

3、封裝體引腳數

所(suo)選擇的封裝(zhuang)體總引腳數(shu)應等于或大于集成電路芯片所(suo)需要的引出端(duan)總數(shu)(包括輸(shu)人、輸(shu)出、控(kong)制端(duan)、電源端(duan)、地線端(duan)等)。

4、產品可靠性

塑(su)(su)料(liao)封裝(zhuang)屬于(yu)非(fei)氣密性(xing)封裝(zhuang),抗(kang)潮濕(shi)性(xing)能(neng)和(he)機(ji)械性(xing)能(neng)相對較差,同時熱(re)穩(wen)定性(xing)也不太好(hao)(hao)(hao),但(dan)在性(xing)能(neng)價格(ge)比上有優勢;金(jin)屬封裝(zhuang)和(he)陶(tao)資封裝(zhuang)屬于(yu)氣密性(xing)封裝(zhuang),氣密性(xing)、抗(kang)潮濕(shi)性(xing)能(neng)好(hao)(hao)(hao),散熱(re)性(xing)和(he)機(ji)械性(xing)能(neng)好(hao)(hao)(hao),但(dan)裝(zhuang)配尺(chi)寸精度錢(qian)差,價格(ge)較昂貴。因此,對于(yu)高可靠(kao)性(xing)的集成電路不宜選(xuan)用(yong)(yong)塑(su)(su)料(liao)封裝(zhuang),而(er)應(ying)選(xuan)用(yong)(yong)陶(tao)瓷封裝(zhuang)或金(jin)屬-陶(tao)瓷封裝(zhuang),如軍用(yong)(yong)和(he)航天(tian)用(yong)(yong)產品(pin)(pin);而(er)一(yi)般工業用(yong)(yong)電子(zi)產品(pin)(pin)和(he)消費用(yong)(yong)電子(zi)產品(pin)(pin),由于(yu)其對可拿性(xing)要求不太高且(qie)考慮成本因素,一(yi)般會(hui)選(xuan)用(yong)(yong)塑(su)(su)料(liao)封裝(zhuang)。

5、產品散熱性能、電性能

集成電(dian)路在工(gong)作時會產生大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)熱量(liang)(liang)。在了(le)解客(ke)戶的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)(san)熱性能需(xu)求(qiu)和電(dian)性能要(yao)(yao)(yao)求(qiu)后,需(xu)要(yao)(yao)(yao)對(dui)(dui)選定的(de)(de)(de)(de)封裝體進行熱仿真電(dian)仿真,以便確(que)認是(shi)否(fou)滿足散(san)(san)(san)熱性能要(yao)(yao)(yao)求(qiu)和電(dian)性能要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。基于散(san)(san)(san)熱性能的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu),封裝體越(yue)薄(bo)越(yue)好,一般針對(dui)(dui)高(gao)功耗產品(pin),除了(le)考慮選用(yong)低阻率、高(gao)導熱性能的(de)(de)(de)(de)材料黏結芯片,高(gao)導熱塑封料,采用(yong)金屬合金焊接工(gong)藝,還可以考慮選擇(ze)加強型封裝(如(ru)(ru)增加內(nei)置式散(san)(san)(san)熱片、外露(lu)(lu)式散(san)(san)(san)熱片或引線框架載片臺外露(lu)(lu)),以增強其散(san)(san)(san)熱、冷卻(que)功能,如(ru)(ru)HSPBGA、HSBGA、EDHS-QFP、DHS-QFP、QFN、E-PadLQFP等封裝形式。

6、成本

對芯片來說,芯片封裝成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)會導致(zhi)電子產(chan)品(pin)失去市(shi)場競爭力.從(cong)而可(ke)能失去客戶(hu)和市(shi)場。一般(ban)來講,對于(yu)(yu)同(tong)一種封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi),大封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)體尺寸的產(chan)品(pin)比小封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)體尺才的產(chan)品(pin)封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)。對于(yu)(yu)不(bu)同(tong)的封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi),基板(ban)產(chan)品(pin)比引線框(kuang)架產(chan)品(pin)的封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)(ben)高(gao);多(duo)層(ceng)基板(ban)產(chan)品(pin)比單(dan)層(ceng)基板(ban)產(chan)品(pin)封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)(ben)高(gao);可(ke)靠性(xing)等(deng)級(ji)要(yao)求高(gao)的產(chan)品(pin)比可(ke)靠性(xing)等(deng)級(ji)要(yao)求低的產(chan)品(pin)封(feng)(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)。

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