元件封装，电子元件封装详解

元件封装

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。
QFP是Quad Flat Package的缩写，是“小型方块平面封装”的意思。QFP封装在早期的显卡上使用的比较频繁，但少有速度在4ns以上的QFP封装显存，因为工艺和性能的问题，目前已经逐渐被TSOP-II和BGA所取代。QFP封装在颗粒四周都带有针脚，识别起来相当明显。

电子元件封装详解

  1、BGA(ball grid array)

    球形触点陈列，表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用 以 代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也 称为凸 点陈列载体(PAC)。引脚可超过200，是多引脚LSI 用的一种封装。 封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如，引脚中心距为1.5mm 的360 引脚 BGA 仅为31mm 见方；而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚QFP 为40mm 见方。而且BGA 不 用担心QFP 那样的引脚变形问题。 该封装是美国Motorola 公司开发的，首先在便携式电话等设备中被采用，今后在美国有

    可 能在个人计算机中普及。最初，BGA 的引脚(凸点)中心距为1.5mm，引脚数为225。现在 也有 一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。 BGA 的问题是回流焊后的外观检查。现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。有的认为 ， 由于焊接的中心距较大，连接可以看作是稳定的，只能通过功能检查来处理。 美国Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC，而把灌封方法密封的封装称为

    GPAC(见OMPAC 和GPAC)。

    2、 BQFP(quad flat package with bumper)

    带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。QFP 封装之一，在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫) 以 防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC 等电路中 采用 此封装。引脚中心距0.635mm，引脚数从84 到196 左右(见QFP)。

    3、碰焊PGA(butt joint pin grid array) 表面贴装型PGA 的别称(见表面贴装型PGA)。

    4、C－(ceramic)

    表 示陶瓷封装的记号。例如，CDIP 表示的是陶瓷DIP。是在实际中经常使用的记号。

    5、Cerdip

    用 玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于ECL RAM，DSP(数字信号处理器)等电路。带有 玻璃窗口的Cerdip 用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带有EPROM 的微机电路等。引脚中 心 距2.54mm，引脚数从8 到42。在日本，此封装表示为DIP－G(G 即玻璃密封的意思)。

    6、 Cerquad

    表面贴装型封装之一，即用下密封的陶瓷QFP，用于封装DSP 等的逻辑LSI 电路。带有窗 口的Cerquad 用于封装EPROM 电路。散热性比塑料QFP 好，在自然空冷条件下可容许1. 5～ 2W 的功率。但封装成本比塑料QFP 高3～5 倍。引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、 0.5mm、 0.4mm 等多种规格。引脚数从32 到368。

    7、 CLCC(ceramic leaded chip carrier)

    带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的 四个侧面引出，呈丁字形 。 带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机电路等。此封装也称为 QFJ、QFJ－G(见QFJ)。

    8、COB(chip on board)

    板上芯片封装，是裸芯片贴 装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与 基 板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用 树脂覆 盖以确保可靠性。虽然COB 是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB 和 倒片 焊技术。

    9、DFP(dual flat package)

    双侧引脚扁平封装。是SOP 的别称(见SOP)。以前曾有此称法，现在已基本上不用。

    10、 DIC(dual in-line ceramic package)

    陶瓷DIP(含玻璃密封)的别称(见DIP).

    11、 DIL(dual in-line)

    DIP 的别称(见DIP)。欧洲半导体厂家多用此名称。