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(pian)(pian)制造(zao)的(de)重(zhong)要工(gong)序。芯片(pian)(pian)封裝的(de)類型有多種,其中常見的(de)主要有以下幾種:
1、DIP直插式封裝
DIP是指(zhi)采用雙列直(zhi)插形式(shi)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)集成電(dian)路芯片(pian),這種(zhong)芯片(pian)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)已經有(you)(you)很多年的(de)(de)歷史,如51單(dan)片(pian)機、AC-DC控制(zhi)器、光耦(ou)運放等都在(zai)使用這種(zhong)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)類(lei)型。采用DIP封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)CPU芯片(pian)有(you)(you)兩排(pai)引(yin)腳(jiao),可(ke)以(yi)通過專(zhuan)用底(di)座進行(xing)使用,當然,也可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)插在(zai)有(you)(you)相同焊(han)孔數(shu)和幾何排(pai)列的(de)(de)電(dian)路板上進行(xing)焊(han)接(jie),對于(yu)(yu)插在(zai)底(di)座上使用,可(ke)以(yi)易(yi)于(yu)(yu)更換,焊(han)接(jie)難度也很低,只需要電(dian)烙鐵便可(ke)以(yi)進行(xing)焊(han)接(jie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配。
2、LGA封裝
LGA封(feng)裝(zhuang)為底(di)部方形焊(han)盤(pan),區(qu)別于QFN封(feng)裝(zhuang),在(zai)芯片側面沒有焊(han)點,焊(han)盤(pan)均在(zai)底(di)部。這種(zhong)封(feng)裝(zhuang)對(dui)焊(han)接要(yao)求相(xiang)對(dui)較高,對(dui)于芯片封(feng)裝(zhuang)的設計也有很高的要(yao)求,否則批量生產很容易造成虛焊(han)以及短(duan)路的情況,在(zai)小體積(ji)、高級程度的應用場景中(zhong)這種(zhong)封(feng)裝(zhuang)的使用較多。
3、LQFP/TQFP封裝
PQFP/TQFP封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的芯片四周(zhou)均有引腳(jiao)(jiao),引腳(jiao)(jiao)之(zhi)間距離很小、管腳(jiao)(jiao)很細,用(yong)這種形式封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的芯片可通過(guo)回流焊(han)進行(xing)焊(han)接(jie),焊(han)盤為單面(mian)焊(han)盤,不需要(yao)打過(guo)孔,在焊(han)接(jie)上相對DIP封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的難度較(jiao)大。目前許(xu)多單片機和集成(cheng)芯片都在使用(yong)這種封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang),由(you)于此封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)自帶突(tu)出引腳(jiao)(jiao),在運輸焊(han)接(jie)過(guo)程中(zhong)需要(yao)小心,防(fang)止引腳(jiao)(jiao)彎曲或損壞。
4、QFN封裝
QFN是一(yi)種(zhong)無引線四(si)方扁平封裝,是具有(you)(you)外設終(zhong)端墊(dian)以及(ji)一(yi)個用于(yu)(yu)機械和熱(re)量(liang)完整性暴露的(de)(de)芯(xin)片墊(dian)的(de)(de)無鉛封裝。在芯(xin)片底部大(da)多數會(hui)設計一(yi)塊較大(da)的(de)(de)地平面(mian)(mian),對于(yu)(yu)功率型IC,該平面(mian)(mian)會(hui)很好的(de)(de)解決散熱(re)問(wen)題,通過PCB的(de)(de)銅(tong)皮設計,可(ke)(ke)以將熱(re)量(liang)更快(kuai)的(de)(de)傳導出去,該封裝可(ke)(ke)為正方形或長(chang)方形。封裝四(si)側配置有(you)(you)電極觸點,由于(yu)(yu)無引腳,貼裝占有(you)(you)面(mian)(mian)積比(bi)QFP小,高度(du)比(bi)QFP低,為目(mu)前比(bi)較流行的(de)(de)封裝類型。
5、BGA(球柵陣列)封裝
隨著集(ji)成技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)進步、設備的(de)(de)(de)改進和(he)深(shen)亞微(wei)米(mi)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)使用,LSI、VLSI、ULSI相繼出(chu)現,硅單芯片集(ji)成度不斷提(ti)(ti)高,對集(ji)成電路封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)要求更(geng)加嚴格,I/O引腳數急劇(ju)增加,功耗也隨之增大。BGA封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)是一(yi)種電子(zi)元件(jian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)技術(shu)(shu),它(ta)是指將電子(zi)元件(jian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)在一(yi)個多(duo)層、由金屬和(he)陶瓷(ci)組成的(de)(de)(de)球形結構中,以提(ti)(ti)供更(geng)好的(de)(de)(de)熱傳導(dao)性能和(he)更(geng)小的(de)(de)(de)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)尺寸。BGA封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)可以提(ti)(ti)供更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)連(lian)接點(dian),比普(pu)通(tong)的(de)(de)(de)插件(jian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)多(duo)出(chu)幾倍,因此可以提(ti)(ti)供更(geng)高的(de)(de)(de)信號完(wan)整性和(he)更(geng)低的(de)(de)(de)電阻(zu)。BGA封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)還可以提(ti)(ti)供更(geng)高的(de)(de)(de)功率密(mi)度,以及(ji)更(geng)低的(de)(de)(de)電磁干(gan)擾(EMI)。
6、SO類型封裝
SO類(lei)(lei)型(xing)(xing)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)有(you)很(hen)多(duo)(duo)種類(lei)(lei),可(ke)以分(fen)為:SOP(小(xiao)外形(xing)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、TOSP(薄小(xiao)外形(xing)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、SSOP(縮(suo)小(xiao)型(xing)(xing)SOP)、VSOP(甚小(xiao)外形(xing)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、SOIC(小(xiao)外形(xing)集成電路封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))等類(lei)(lei)似于QFP形(xing)式的(de)(de)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang),只有(you)兩邊有(you)管腳的(de)(de)芯(xin)片(pian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)形(xing)式,該類(lei)(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)是表面貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)型(xing)(xing)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)之一,引(yin)腳從封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩側(ce)引(yin)出呈“L”字形(xing)。該類(lei)(lei)型(xing)(xing)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)典(dian)型(xing)(xing)特點就是在(zai)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)芯(xin)片(pian)的(de)(de)周圍做出很(hen)多(duo)(duo)引(yin)腳,封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)操作(zuo)方便(bian)、可(ke)靠性(xing)比(bi)較高、焊接也比(bi)較方便(bian),如常見的(de)(de)SOP-8等封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)各種類(lei)(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)芯(xin)片(pian)中被大量使用。
二、如何選擇合適的芯片封裝類型
芯(xin)片封(feng)裝時,要選(xuan)擇合適的封(feng)裝類型(xing),如果封(feng)裝類型(xing)選(xuan)擇不當,可能會造成(cheng)產品(pin)功能無(wu)法(fa)實(shi)現,或者成(cheng)本過高,甚(shen)至導致整個(ge)(ge)設(she)計失(shi)敗(bai)。在選(xuan)擇芯(xin)片封(feng)裝類型(xing)時,主要考慮以下(xia)幾個(ge)(ge)方面的因素:
1、封裝體的裝配方式
選擇(ze)封裝(zhuang)類型的首要工(gong)作就(jiu)是(shi)(shi)確(que)定裝(zhuang)配方式,這直接決定電子產品封裝(zhuang)完后的PCB設(she)計及如何與(yu)PCB連接。封裝(zhuang)的裝(zhuang)配方式主要有通孔插(cha)(cha)裝(zhuang)和(he)表面(mian)貼裝(zhuang)兩種。通孔插(cha)(cha)裝(zhuang)就(jiu)是(shi)(shi)將其(qi)外面(mian)的引腳利用插(cha)(cha)件的方式與(yu)PCB連接,如SIP和(he)DIP;表面(mian)貼裝(zhuang)是(shi)(shi)通過(guo)表面(mian)貼裝(zhuang)技術將其(qi)快速地(di)焊(han)接到PCB上,如QFP、QFN封裝(zhuang)、BGA封裝(zhuang)、sop等
2、封裝體的尺寸
由于封裝工藝(yi)的(de)極限會限制(zhi)芯片尺寸(長度(du)(du)(du)、寬度(du)(du)(du)和厚(hou)度(du)(du)(du)),在選(xuan)擇(ze)封裝體(ti)時(shi),首先(xian)保證芯片能夠安裝進封裝體(ti),再根據產品厚(hou)度(du)(du)(du)要求選(xuan)擇(ze)封裝體(ti)厚(hou)度(du)(du)(du)。隨著消費類電(dian)子越來越朝輕、薄(bo)(bo)、短(duan)、小的(de)方向發展,封裝產品的(de)厚(hou)度(du)(du)(du)也(ye)越來越薄(bo)(bo),選(xuan)擇(ze)封裝體(ti)尺寸應優先(xian)選(xuan)擇(ze)小尺寸、薄(bo)(bo)型的(de)封裝體(ti),以(yi)節約PCB的(de)面積。
3、封裝體引腳數
所(suo)選(xuan)擇的(de)封裝體總引腳(jiao)數應等(deng)于或大于集成電路芯片所(suo)需要的(de)引出端(duan)總數(包括輸(shu)人、輸(shu)出、控制端(duan)、電源端(duan)、地(di)線端(duan)等(deng))。
4、產品可靠性
塑(su)(su)料封(feng)(feng)裝(zhuang)屬(shu)于(yu)(yu)非(fei)氣密(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)(xing)封(feng)(feng)裝(zhuang),抗(kang)潮濕性(xing)(xing)(xing)能和機械性(xing)(xing)(xing)能相對較差,同時(shi)熱(re)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)也(ye)不(bu)太好,但(dan)在性(xing)(xing)(xing)能價(jia)格比上(shang)有優勢;金屬(shu)封(feng)(feng)裝(zhuang)和陶(tao)資封(feng)(feng)裝(zhuang)屬(shu)于(yu)(yu)氣密(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)(xing)封(feng)(feng)裝(zhuang),氣密(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)(xing)、抗(kang)潮濕性(xing)(xing)(xing)能好,散(san)熱(re)性(xing)(xing)(xing)和機械性(xing)(xing)(xing)能好,但(dan)裝(zhuang)配尺寸精(jing)度錢差,價(jia)格較昂貴(gui)。因此,對于(yu)(yu)高可靠性(xing)(xing)(xing)的集(ji)成電(dian)路不(bu)宜選(xuan)用(yong)塑(su)(su)料封(feng)(feng)裝(zhuang),而應選(xuan)用(yong)陶(tao)瓷封(feng)(feng)裝(zhuang)或金屬(shu)-陶(tao)瓷封(feng)(feng)裝(zhuang),如軍用(yong)和航天用(yong)產品(pin);而一般(ban)工業用(yong)電(dian)子(zi)產品(pin)和消費用(yong)電(dian)子(zi)產品(pin),由于(yu)(yu)其對可拿性(xing)(xing)(xing)要求不(bu)太高且(qie)考(kao)慮(lv)成本因素,一般(ban)會(hui)選(xuan)用(yong)塑(su)(su)料封(feng)(feng)裝(zhuang)。
5、產品散熱性能、電性能
集成(cheng)電(dian)(dian)路在(zai)工(gong)作時會產生大量的熱(re)(re)量。在(zai)了解客戶(hu)的散熱(re)(re)性(xing)能(neng)(neng)需(xu)求和電(dian)(dian)性(xing)能(neng)(neng)要求后,需(xu)要對選(xuan)定(ding)的封(feng)裝(zhuang)體進(jin)行熱(re)(re)仿真(zhen)電(dian)(dian)仿真(zhen),以(yi)便確(que)認是否滿足散熱(re)(re)性(xing)能(neng)(neng)要求和電(dian)(dian)性(xing)能(neng)(neng)要求。基于散熱(re)(re)性(xing)能(neng)(neng)的要求,封(feng)裝(zhuang)體越薄(bo)越好,一般針(zhen)對高(gao)功(gong)耗(hao)產品,除了考慮選(xuan)用低阻(zu)率、高(gao)導(dao)熱(re)(re)性(xing)能(neng)(neng)的材料黏結芯片,高(gao)導(dao)熱(re)(re)塑封(feng)料,采用金(jin)屬合金(jin)焊接工(gong)藝,還可以(yi)考慮選(xuan)擇加強(qiang)型(xing)封(feng)裝(zhuang)(如增加內置式(shi)散熱(re)(re)片、外露式(shi)散熱(re)(re)片或引線(xian)框架載(zai)片臺(tai)外露),以(yi)增強(qiang)其(qi)散熱(re)(re)、冷卻功(gong)能(neng)(neng),如HSPBGA、HSBGA、EDHS-QFP、DHS-QFP、QFN、E-PadLQFP等封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)。
6、成本
對芯片來說,芯片封裝成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)(gao)會導致電子產(chan)品(pin)失(shi)去(qu)市場競爭(zheng)力.從而可(ke)能失(shi)去(qu)客戶和市場。一般(ban)來講,對于同一種(zhong)封(feng)(feng)裝形式(shi),大封(feng)(feng)裝體(ti)尺寸的(de)產(chan)品(pin)比小封(feng)(feng)裝體(ti)尺才(cai)的(de)產(chan)品(pin)封(feng)(feng)裝成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)(gao)。對于不同的(de)封(feng)(feng)裝形式(shi),基板產(chan)品(pin)比引線框架(jia)產(chan)品(pin)的(de)封(feng)(feng)裝成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)(gao);多層(ceng)基板產(chan)品(pin)比單(dan)層(ceng)基板產(chan)品(pin)封(feng)(feng)裝成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)(gao);可(ke)靠性等級要求(qiu)高(gao)(gao)的(de)產(chan)品(pin)比可(ke)靠性等級要求(qiu)低的(de)產(chan)品(pin)封(feng)(feng)裝成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)(gao)。