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(xin)片(pian)制造的(de)重要工序(xu)。芯(xin)片(pian)封裝的(de)類型(xing)有(you)(you)多種(zhong),其中常見的(de)主要有(you)(you)以下幾種(zhong):
1、DIP直插式封裝
DIP是指采用(yong)(yong)雙列直插(cha)形式封(feng)裝(zhuang)的(de)集成電路芯(xin)(xin)片,這種芯(xin)(xin)片封(feng)裝(zhuang)已經有(you)很多年的(de)歷史,如51單片機、AC-DC控制器、光耦運放(fang)等都在使(shi)用(yong)(yong)這種封(feng)裝(zhuang)類型。采用(yong)(yong)DIP封(feng)裝(zhuang)的(de)CPU芯(xin)(xin)片有(you)兩排引腳,可(ke)以(yi)(yi)通過專(zhuan)用(yong)(yong)底座進(jin)行使(shi)用(yong)(yong),當然,也可(ke)以(yi)(yi)直接(jie)(jie)插(cha)在有(you)相(xiang)同焊(han)(han)孔數(shu)和幾何排列的(de)電路板上(shang)進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie),對于(yu)插(cha)在底座上(shang)使(shi)用(yong)(yong),可(ke)以(yi)(yi)易于(yu)更換,焊(han)(han)接(jie)(jie)難度也很低(di),只需(xu)要電烙鐵便(bian)可(ke)以(yi)(yi)進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie)裝(zhuang)配。
2、LGA封裝
LGA封裝為底(di)(di)部(bu)(bu)方(fang)形焊(han)盤,區別于QFN封裝,在芯(xin)片側面沒有(you)焊(han)點,焊(han)盤均在底(di)(di)部(bu)(bu)。這種封裝對(dui)焊(han)接要求相對(dui)較(jiao)高,對(dui)于芯(xin)片封裝的設計也有(you)很高的要求,否則批量生產很容(rong)易造成虛焊(han)以及短路的情況,在小(xiao)體積、高級程度的應用場(chang)景中這種封裝的使用較(jiao)多。
3、LQFP/TQFP封裝
PQFP/TQFP封裝(zhuang)的芯(xin)片(pian)四(si)周均有(you)引(yin)(yin)腳(jiao),引(yin)(yin)腳(jiao)之間(jian)距離很小、管腳(jiao)很細,用這種(zhong)(zhong)形式(shi)封裝(zhuang)的芯(xin)片(pian)可通過回流(liu)焊(han)進行焊(han)接,焊(han)盤為單(dan)(dan)面焊(han)盤,不需要(yao)打過孔,在焊(han)接上(shang)相(xiang)對DIP封裝(zhuang)的難度較(jiao)大。目前(qian)許多單(dan)(dan)片(pian)機和集成芯(xin)片(pian)都(dou)在使(shi)用這種(zhong)(zhong)封裝(zhuang),由于此封裝(zhuang)自帶突出(chu)引(yin)(yin)腳(jiao),在運(yun)輸焊(han)接過程中需要(yao)小心,防止引(yin)(yin)腳(jiao)彎曲或損壞。
4、QFN封裝
QFN是(shi)一(yi)種無(wu)(wu)(wu)引線四方扁平(ping)封裝(zhuang),是(shi)具有(you)(you)外設(she)終端墊以及一(yi)個(ge)用于機械(xie)和熱量完整性暴露的(de)(de)(de)芯片墊的(de)(de)(de)無(wu)(wu)(wu)鉛封裝(zhuang)。在芯片底(di)部大多數會設(she)計一(yi)塊(kuai)較大的(de)(de)(de)地平(ping)面,對于功率型IC,該(gai)平(ping)面會很(hen)好的(de)(de)(de)解(jie)決散(san)熱問題,通過(guo)PCB的(de)(de)(de)銅皮(pi)設(she)計,可以將熱量更快的(de)(de)(de)傳導出去,該(gai)封裝(zhuang)可為(wei)正方形(xing)或長方形(xing)。封裝(zhuang)四側配置有(you)(you)電極觸點,由于無(wu)(wu)(wu)引腳,貼裝(zhuang)占(zhan)有(you)(you)面積比(bi)QFP小,高度比(bi)QFP低,為(wei)目前比(bi)較流(liu)行的(de)(de)(de)封裝(zhuang)類型。
5、BGA(球柵陣列)封裝
隨著集(ji)(ji)成技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)進步、設備的(de)(de)(de)改進和(he)深亞微米(mi)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)使用,LSI、VLSI、ULSI相(xiang)繼出現,硅單芯(xin)片集(ji)(ji)成度不斷提高,對集(ji)(ji)成電路封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)要求更(geng)(geng)(geng)加(jia)嚴格,I/O引腳數急劇增加(jia),功耗(hao)也隨之(zhi)增大。BGA封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)是一種(zhong)電子元件(jian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)技術(shu)(shu),它是指將電子元件(jian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)在一個多(duo)(duo)層、由金屬和(he)陶瓷組成的(de)(de)(de)球形結構中,以提供(gong)更(geng)(geng)(geng)好的(de)(de)(de)熱傳導性能和(he)更(geng)(geng)(geng)小的(de)(de)(de)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)尺寸。BGA封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)可(ke)(ke)以提供(gong)更(geng)(geng)(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)連(lian)接點,比普通的(de)(de)(de)插(cha)件(jian)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)多(duo)(duo)出幾倍(bei),因(yin)此可(ke)(ke)以提供(gong)更(geng)(geng)(geng)高的(de)(de)(de)信號完整性和(he)更(geng)(geng)(geng)低的(de)(de)(de)電阻。BGA封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)還可(ke)(ke)以提供(gong)更(geng)(geng)(geng)高的(de)(de)(de)功率密度,以及更(geng)(geng)(geng)低的(de)(de)(de)電磁干擾(EMI)。
6、SO類型封裝
SO類型封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)有(you)很多種(zhong)類,可(ke)以分為:SOP(小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、TOSP(薄小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、SSOP(縮小(xiao)(xiao)型SOP)、VSOP(甚小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))、SOIC(小(xiao)(xiao)外形(xing)(xing)集成電路封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang))等類似于QFP形(xing)(xing)式的(de)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang),只有(you)兩(liang)邊有(you)管腳(jiao)的(de)芯片封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)形(xing)(xing)式,該(gai)類型的(de)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)是(shi)表面(mian)貼裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)型封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)之(zhi)一,引腳(jiao)從封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩(liang)側引出呈“L”字形(xing)(xing)。該(gai)類型封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)典型特點就是(shi)在封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)芯片的(de)周(zhou)圍做(zuo)出很多引腳(jiao),封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)操作(zuo)方(fang)便(bian)、可(ke)靠性比較(jiao)高、焊接也比較(jiao)方(fang)便(bian),如常見的(de)SOP-8等封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)在各(ge)種(zhong)類型的(de)芯片中(zhong)被大量使用。
二、如何選擇合適的芯片封裝類型
芯片封(feng)裝時(shi),要(yao)選擇合適的(de)封(feng)裝類型(xing),如果封(feng)裝類型(xing)選擇不(bu)當,可能會造成產品功能無法實現,或(huo)者成本過(guo)高,甚至導(dao)致整個(ge)設計(ji)失敗。在選擇芯片封(feng)裝類型(xing)時(shi),主要(yao)考慮(lv)以下幾個(ge)方面(mian)的(de)因素(su):
1、封裝體的裝配方式
選擇封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)類型(xing)的(de)(de)首要工作就是確定(ding)裝(zhuang)(zhuang)配方式(shi),這直(zhi)接決(jue)定(ding)電子產(chan)品封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)完后的(de)(de)PCB設計及如何與(yu)PCB連接。封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)配方式(shi)主要有通孔插裝(zhuang)(zhuang)和(he)(he)表面(mian)(mian)貼裝(zhuang)(zhuang)兩種。通孔插裝(zhuang)(zhuang)就是將(jiang)其(qi)外面(mian)(mian)的(de)(de)引(yin)腳利用(yong)插件的(de)(de)方式(shi)與(yu)PCB連接,如SIP和(he)(he)DIP;表面(mian)(mian)貼裝(zhuang)(zhuang)是通過(guo)表面(mian)(mian)貼裝(zhuang)(zhuang)技術將(jiang)其(qi)快速地焊接到PCB上,如QFP、QFN封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)、BGA封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)、sop等
2、封裝體的尺寸
由于封(feng)(feng)裝(zhuang)工(gong)藝的極(ji)限會限制芯(xin)片尺寸(長度(du)、寬度(du)和厚(hou)度(du)),在選擇(ze)封(feng)(feng)裝(zhuang)體時,首先保證芯(xin)片能(neng)夠安裝(zhuang)進封(feng)(feng)裝(zhuang)體,再根據產(chan)品(pin)厚(hou)度(du)要求(qiu)選擇(ze)封(feng)(feng)裝(zhuang)體厚(hou)度(du)。隨著消費(fei)類(lei)電子越來越朝輕、薄、短、小的方向發展,封(feng)(feng)裝(zhuang)產(chan)品(pin)的厚(hou)度(du)也越來越薄,選擇(ze)封(feng)(feng)裝(zhuang)體尺寸應優先選擇(ze)小尺寸、薄型的封(feng)(feng)裝(zhuang)體,以節約PCB的面積。
3、封裝體引腳數
所(suo)(suo)選擇的封(feng)裝體總引腳數應等于(yu)或大于(yu)集成電(dian)(dian)路芯片所(suo)(suo)需要的引出端(duan)(duan)(duan)總數(包括輸(shu)人、輸(shu)出、控制端(duan)(duan)(duan)、電(dian)(dian)源(yuan)端(duan)(duan)(duan)、地線端(duan)(duan)(duan)等)。
4、產品可靠性
塑(su)(su)料(liao)(liao)封裝(zhuang)(zhuang)屬(shu)(shu)于(yu)非氣(qi)密(mi)性(xing)(xing)(xing)封裝(zhuang)(zhuang),抗(kang)潮(chao)濕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)相對較差,同時熱(re)(re)穩定性(xing)(xing)(xing)也不(bu)太好,但在性(xing)(xing)(xing)能(neng)價(jia)格比上有優勢;金(jin)屬(shu)(shu)封裝(zhuang)(zhuang)和(he)(he)陶資封裝(zhuang)(zhuang)屬(shu)(shu)于(yu)氣(qi)密(mi)性(xing)(xing)(xing)封裝(zhuang)(zhuang),氣(qi)密(mi)性(xing)(xing)(xing)、抗(kang)潮(chao)濕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)好,散熱(re)(re)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)好,但裝(zhuang)(zhuang)配尺寸精度錢差,價(jia)格較昂貴。因此(ci),對于(yu)高(gao)(gao)可靠性(xing)(xing)(xing)的集成(cheng)電路(lu)不(bu)宜選(xuan)用(yong)(yong)(yong)塑(su)(su)料(liao)(liao)封裝(zhuang)(zhuang),而應(ying)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)陶瓷(ci)封裝(zhuang)(zhuang)或(huo)金(jin)屬(shu)(shu)-陶瓷(ci)封裝(zhuang)(zhuang),如軍(jun)用(yong)(yong)(yong)和(he)(he)航天用(yong)(yong)(yong)產(chan)品(pin);而一般工(gong)業用(yong)(yong)(yong)電子產(chan)品(pin)和(he)(he)消(xiao)費(fei)用(yong)(yong)(yong)電子產(chan)品(pin),由于(yu)其(qi)對可拿性(xing)(xing)(xing)要(yao)求(qiu)不(bu)太高(gao)(gao)且(qie)考(kao)慮成(cheng)本(ben)因素,一般會選(xuan)用(yong)(yong)(yong)塑(su)(su)料(liao)(liao)封裝(zhuang)(zhuang)。
5、產品散熱性能、電性能
集成電(dian)路在工作時會(hui)產(chan)生大量的熱量。在了(le)解(jie)客戶的散(san)熱性(xing)能(neng)需求(qiu)(qiu)和(he)電(dian)性(xing)能(neng)要求(qiu)(qiu)后,需要對(dui)選定的封(feng)裝體(ti)(ti)進(jin)行熱仿(fang)真(zhen)電(dian)仿(fang)真(zhen),以(yi)便(bian)確認是否滿足散(san)熱性(xing)能(neng)要求(qiu)(qiu)和(he)電(dian)性(xing)能(neng)要求(qiu)(qiu)。基于散(san)熱性(xing)能(neng)的要求(qiu)(qiu),封(feng)裝體(ti)(ti)越薄越好,一般針對(dui)高(gao)功耗產(chan)品,除了(le)考(kao)慮選用(yong)低阻率、高(gao)導(dao)熱性(xing)能(neng)的材料黏結芯(xin)片(pian),高(gao)導(dao)熱塑封(feng)料,采用(yong)金屬合金焊接工藝,還可以(yi)考(kao)慮選擇(ze)加(jia)強型封(feng)裝(如(ru)增(zeng)加(jia)內置式散(san)熱片(pian)、外露(lu)(lu)式散(san)熱片(pian)或引(yin)線框架載片(pian)臺外露(lu)(lu)),以(yi)增(zeng)強其散(san)熱、冷卻功能(neng),如(ru)HSPBGA、HSBGA、EDHS-QFP、DHS-QFP、QFN、E-PadLQFP等封(feng)裝形式。
6、成本
對芯片來說,芯片封裝成(cheng)(cheng)本高會(hui)導致電子產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)失去市場(chang)競爭(zheng)力.從(cong)而可(ke)(ke)能失去客(ke)戶和市場(chang)。一(yi)般(ban)來講,對于同(tong)(tong)一(yi)種封(feng)裝(zhuang)形式(shi),大封(feng)裝(zhuang)體尺(chi)寸的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)比(bi)(bi)小封(feng)裝(zhuang)體尺(chi)才的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)封(feng)裝(zhuang)成(cheng)(cheng)本高。對于不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)封(feng)裝(zhuang)形式(shi),基板產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)比(bi)(bi)引線框架產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)封(feng)裝(zhuang)成(cheng)(cheng)本高;多層基板產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)比(bi)(bi)單層基板產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)封(feng)裝(zhuang)成(cheng)(cheng)本高;可(ke)(ke)靠性等級要(yao)求(qiu)高的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)比(bi)(bi)可(ke)(ke)靠性等級要(yao)求(qiu)低(di)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)封(feng)裝(zhuang)成(cheng)(cheng)本高。