一、 什么叫封裝

封裝,就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接。封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用,而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離,以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。
另一方面,封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造,因此它是至關(guān)重要的。
衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比,這個(gè)比值越接近1越好。封裝時(shí)主要考慮的因素:
1、 芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率,盡量接近1:1;
2、 引腳要盡量短以減少延遲,引腳間的距離盡量遠(yuǎn),以保證互不干擾,提高性能;
3、 基于散熱的要求,封裝越薄越好。
封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面,封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO(如TO-89、TO92)封裝發(fā)展到了雙列直插封裝,隨后由 PHILIP公司開發(fā)出了SOP小外型封裝,以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、 SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。從材料介質(zhì)方面,包括金屬、陶瓷、塑料、塑料,目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級(jí)別仍有大量的金屬封裝。
封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進(jìn)程:
結(jié)構(gòu)方面:TO->DIP->PLCC->QFP->BGA ->CSP;
材料方面:金屬、陶瓷->陶瓷、塑料->塑料;
引腳形狀:長(zhǎng)引線直插->短引線或無引線貼裝->球狀凸點(diǎn);
裝配方式:通孔插裝->表面組裝->直接安裝。
二、 具體的封裝形式
1、BGA封裝

球形觸點(diǎn)陳列,表面貼裝型封裝之一。在印刷基板的背面按陳列方式制作出球形凸點(diǎn)用以代替引腳,在印刷基板的正面裝配LSI晶元,然后用模壓樹脂或灌封方法進(jìn)行密封。也稱為凸點(diǎn)陳列載體(PAC)。引腳可超過200,是多引腳LSI用的一種封裝。封裝本體也可做得比QFP(四側(cè)引腳扁平封裝)小。例如,引腳中心距為1.5mm的360引腳BGA僅為31mm見方;而引腳中心距為0.5mm的304引腳QFP為40mm見方。而且BGA不用擔(dān)心QFP那樣的引腳變形問題。該封裝是美國(guó)Motorola公司開發(fā)的,首先在攜帶型電督等設(shè)備中被采用,今后在美國(guó)有可能在個(gè)人計(jì)算機(jī)中普及。最初,BGA的引腳(凸點(diǎn))中心距為1.5mm,引腳數(shù)為225?,F(xiàn)在也有一些LSI廠家正在開發(fā)500引腳的BGA。BGA的問題是回流焊后的外觀檢查?,F(xiàn)在尚不清楚是否有效的外觀檢查方法。有的認(rèn)為,由于焊接的中心距較大,連接可以看作是穩(wěn)定的,只能通過功能檢查來處理。美國(guó)Motorola公司把用模壓樹脂密封的封裝稱為OMPAC,而把灌封方法密封的封裝稱為GPAC(見OMPAC和GPAC)。
2、BQFP封裝

帶緩沖墊的四側(cè)引腳扁平封裝。QFP封裝之一,在封裝本體的四個(gè)角設(shè)置突起(緩沖墊)以防止在運(yùn)送過程中引腳發(fā)生彎曲變形。美國(guó)半導(dǎo)體廠家主要在微處理器和ASIC等電路中采用此封裝。引腳中心距0.635mm,引腳數(shù)從84到196左右(見QFP)。
3、SOP/SOIC封裝

SOP 是英文Small Outline Package 的縮寫,即小外形封裝。SOP封裝技術(shù)由1968~1969年菲利浦公司開發(fā)成功,以后逐漸派生出 SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及 SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。
4、DIP封裝

DIP是英文 Double In-line Package的縮寫,即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一,引腳從封裝兩側(cè)引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝,應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC,存貯器LSI,微機(jī)電路等。
5、PLCC封裝

PLCC 是英文Plastic Leaded Chip Carrier 的縮寫,即塑封J引線芯片封裝。PLCC封裝方式,外形呈正方形,32腳封裝,四周都有管腳,外形尺寸比DIP封裝小得多。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線,具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
6、TQFP封裝

TQFP 是英文thin quad flat package的縮寫,即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間,從而降低對(duì)印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積,這種封裝工藝非常適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用,如 PCMCIA 卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有ALTERA的 CPLD/FPGA都有 TQFP 封裝。
7、PQFP封裝

PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的縮寫,即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細(xì),一般大規(guī)?;虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般都在100以上。
8、TSOP封裝

TSOP 是英文Thin Small Outline Package的縮寫,即薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳, TSOP適合用SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))在PCB(印制電路板)上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時(shí),寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí),引起輸出電壓擾動(dòng)) 減小,適合高頻應(yīng)用,操作比較方便,可靠性也比較高。
9、碰焊PGA

表面貼裝型PGA的別稱(見表面貼裝型PGA)。
10、C-(ceramic) 封裝

表示陶瓷封裝的記號(hào)。例如,CDIP表示的是陶瓷DIP。是在實(shí)際中經(jīng)常使用的記號(hào)。
11、Cerdip封裝

用玻璃密封的陶瓷雙列直插式封裝,用于ECL RAM,DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)等電路。帶有玻璃窗口的Cerdip用于紫外線擦除型EPROM以及內(nèi)部帶有EPROM的微機(jī)電路等。引腳中心距2.54mm,引腳數(shù)從8到42。在japon,此封裝表示為DIP-G(G即玻璃密封的意思)。
12、Cerquad封裝

表面貼裝型封裝之一,即用下密封的陶瓷QFP,用于封裝DSP等的邏輯LSI電路。帶有窗口的Cerquad用于封裝EPROM電路。散熱性比塑料QFP好,在自然空冷條件下可容許1. 5~ 2W的功率。但封裝成本比塑料QFP高3~5倍。引腳中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、 0.5mm、 0.4mm等多種規(guī)格。引腳數(shù)從32到368。
13、CLCC封裝

帶引腳的陶瓷晶元載體,表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝的四個(gè)側(cè)面引出,呈丁字形。帶有窗口的用于封裝紫外線擦除型EPROM以及帶有EPROM的微機(jī)電路等。此封裝也稱為QFJ、QFJ-G(見QFJ)。
14、COB封裝

板上晶元封裝,是裸晶元貼裝技術(shù)之一,半導(dǎo)體晶元交接貼裝在印刷線路板上,晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實(shí)現(xiàn),晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實(shí)現(xiàn),并用樹脂覆蓋以確保可靠性。雖然COB是最簡(jiǎn)單的裸晶元貼裝技術(shù),但它的封裝密度遠(yuǎn)不如TAB和倒片焊技術(shù)。
15、DFP封裝
雙側(cè)引腳扁平封裝。是SOP的別稱(見SOP)。以前曾有此稱法,現(xiàn)在已基本上不用。
16、DIC封裝
陶瓷DIP(含玻璃密封)的別稱(見DIP)。
17、DIL封裝
DIP的別稱(見DIP)。歐洲半導(dǎo)體廠家多用此名稱。
18、DSO封裝
雙側(cè)引腳小外形封裝。SOP的別稱(見SOP)。部分半導(dǎo)體廠家采用此名稱。
19、DICP封裝
雙側(cè)引腳帶載封裝。TCP(帶載封裝)之一。引腳制作在絕緣帶上并從封裝兩側(cè)引出。由于利用的是TAB(自動(dòng)帶載焊接)技術(shù),封裝外形非常薄。常用于液晶顯示驅(qū)動(dòng)LSI,但多數(shù)為定制品。另外,0.5mm厚的存儲(chǔ)器LSI簿形封裝正處于開發(fā)階段。在japon,按照EIAJ(japon電子機(jī)械工業(yè))會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)疾,將DICP命名為DTP。
20、FP封裝
扁平封裝。表面貼裝型封裝之一。QFP或SOP(見QFP和SOP)的別稱。部分半導(dǎo)體廠家采用此名稱。
21、FQFP封裝

小引腳中心距QFP。通常指引腳中心距小于0.65mm的QFP(見QFP)。部分導(dǎo)導(dǎo)體廠家采用此名稱。
22、CPAC封裝
美國(guó)Motorola公司對(duì)BGA的別稱(見BGA)。
23、CQFP封裝

帶保護(hù)環(huán)的四側(cè)引腳扁平封裝。塑料QFP之一,引腳用樹脂保護(hù)環(huán)掩蔽,以防止彎曲變形。在把LSI組裝在印刷基板上之前,從保護(hù)環(huán)處切斷引腳并使其成為海鷗翼狀(L形狀)。這種封裝在美國(guó)Motorola公司已批量生產(chǎn)。引腳中心距0.5mm,引腳數(shù)最多為208左右。
24、H-(with heat sink) 封裝
表示帶散熱器的標(biāo)記。例如,HSOP表示帶散熱器的SOP。
25、pin grid array封裝

表面貼裝型PGA。通常PGA為插裝型封裝,引腳長(zhǎng)約3.4mm。表面貼裝型PGA在封裝的底面有陳列狀的引腳,其長(zhǎng)度從1.5mm到2.0mm。貼裝采用與印刷基板碰焊的方法,因而也稱為碰焊PGA。因?yàn)橐_中心距只有1.27mm,比插裝型PGA小一半,所以封裝本體可制作得不怎么大,而引腳數(shù)比插裝型多(250~528),是大規(guī)模邏輯LSI用的封裝。封裝的基材有多層陶瓷基板和玻璃環(huán)氧樹脂印刷基數(shù)。以多層陶瓷基材制作封裝已經(jīng)實(shí)用化。
三、 國(guó)際部分品牌產(chǎn)品的封裝命名規(guī)則資料
1、 MAXIM前綴是“MAX”。DALLAS則是以“DS”開頭。
MAX×××或MAX××××
說明:
1、后綴CSA、CWA 其中C表示普通級(jí),S表示表貼,W表示寬體表貼。
2、后綴CWI表示寬體表貼,EEWI寬體工業(yè)級(jí)表貼,后綴MJA或883為軍級(jí)。
3、CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA后綴均為普通雙列直插。
舉例MAX202CPE、CPE普通ECPE普通帶抗靜電保護(hù),MAX202EEPE工業(yè)級(jí)抗靜電保護(hù)(-45℃-85℃),說明E指抗靜電保護(hù)MAXIM數(shù)字排列分類
1字頭 模擬器 2字頭 濾波器 3字頭 多路開關(guān)
4字頭 放大器 5字頭 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 6字頭 電壓基準(zhǔn)
7字頭 電壓轉(zhuǎn)換 8字頭 復(fù)位器 9字頭 比較器
DALLAS命名規(guī)則
例如DS1210N.S. DS1225Y-100IND
N=工業(yè)級(jí) S=表貼寬體 MCG=DIP封裝 Z=表貼寬體 MNG=DIP工業(yè)級(jí)
IND=工業(yè)級(jí) QCG=PLCC封 Q=QFP
2、AD產(chǎn)品以“AD”、“ADV”居多,也有“OP”或者“REF”、“AMP”、“SMP”、“SSM”、“TMP”、“TMS”等開頭的。
后綴的說明:
1、后綴中J表示民品(0-70℃),N表示普通塑封,后綴中帶R表示表示表貼。
2、后綴中帶D或Q的表示陶封,工業(yè)級(jí)(45℃-85℃)。后綴中H表示圓帽。
3、后綴中SD或883屬軍品。
例如:JN DIP封裝 JR表貼 JD DIP陶封
3、BB產(chǎn)品命名規(guī)則:
前綴ADS模擬器件 后綴U表貼 P是DIP封裝 帶B表示工業(yè)級(jí) 前綴INA、XTR、PGA等表示高精度運(yùn)放 后綴U表貼 P代表DIP PA表示高精度
4、INTEL產(chǎn)品命名規(guī)則:
N80C196系列都是單片機(jī)
前綴:N=PLCC封裝 T=工業(yè)級(jí) S=TQFP封裝 P=DIP封裝
KC20主頻 KB主頻 MC代表84引角
舉例:TE28F640J3A-120 閃存 TE=TSOP DA=SSOP E=TSOP
5、以“IS”開頭
比如:IS61C IS61LV 4×表示DRAM 6×表示SRAM 9×表示EEPROM
封裝:PL=PLCC PQ=PQFP T=TSOP TQ=TQFP
6、LINEAR以產(chǎn)品名稱為前綴
LTC1051CS CS表示表貼
LTC1051CN8 **表示*IP封裝8腳
7、IDT的產(chǎn)品一般都是IDT開頭的
后綴的說明:
1、后綴中TP屬窄體DIP
2、后綴中P 屬寬體DIP
3、后綴中J 屬PLCC
比如:IDT7134SA55P 是DIP封裝
IDT7132SA55J 是PLCC
IDT7206L25TP 是DIP
8、NS的產(chǎn)品部分以LM 、LF開頭的
LM324N 3字頭代表民品 帶N圓帽
LM224N 2字頭代表工業(yè)級(jí) 帶J陶封
LM124J 1字頭代表軍品 帶N塑封
9、 HYNIX
封裝:DP代表DIP封裝 DG代表SOP封裝 DT代表TSOP封裝。