环氧树脂: 环氧树脂是一种高分子聚合物,分子式为
(
C
11
H
12
O
3
)
n
(C_{11}H_{12}O_{3})_n
(C11H12O3)n,是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料,在各个领域中得到广泛的应用。
消泡剂: 能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力,防止泡沫形成,或使原有泡沫减少或消灭的物质。
cd
: 光通量的空间密度,即单位立体角的光通量,叫发光强度,是衡量光源发光强弱的量,其中文名称为“坎德拉”,符号就是 cd
。
mcd
: 是用于 LED
晶粒亮度的单位,mcd
为 micro cd
的缩写,也就是微烛光,其中烛光(candela
;cd
)为光学常用单位,光学将 mcd
代表光源本身单位面积内的发光强度。
流明: 另一种常使用的光学单位为流明(lm
),流明是光通量的单位,光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。流明 lm
是国际单位体系 (IS
) 和美国单位体系 (AS
) 的光通量单位。
9 种常见的元器件封装技术
随着集成电路的迅速发展,
I
C
IC
IC 封装技术也随着提高,
I
C
IC
IC 行业应用需求越来越大,集成度也越来越高,封装大致发展历程:
T
O
→
D
I
P
→
P
L
C
C
→
Q
F
P
→
P
G
A
→
B
G
A
→
C
S
P
→
M
C
M
TO→DIP→PLCC→QFP→PGA→BGA→CSP→MCM
TO→DIP→PLCC→QFP→PGA→BGA→CSP→MCM
技术指标一代比一代先进,芯片面积与封装面积比例越来越接近
1
1
1,电器性能以及可靠性也逐渐提高,体积更加小型化和薄型化。
封装时主要考虑的因素:
- 芯片面积与封装面积之比,为提高封装效率,尽量接近
1
:
1
1:1
1:1;
- 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;
- 基于散热的要求,封装越薄越好。
封装大致经过了以下发展进程:
- 结构方面:
T
O
→
D
I
P
→
P
L
C
C
→
Q
F
P
→
B
G
A
→
C
S
P
TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP
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
1、SOP/SOIC 封装
S
O
P
SOP
SOP 是英文
S
m
a
l
l
O
u
t
l
i
n
e
P
a
c
k
a
g
e
Small ~ Outline ~ Package
Small Outline Package 的缩写,即小外形封装。
S
O
P
SOP
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:
-
S
O
J
SOJ
SOJ,
J
J
J 型引脚小外形封装。
-
T
S
O
P
TSOP
TSOP,薄小外形封装。
-
V
S
O
P
VSOP
VSOP,甚小外形封装。
-
S
S
O
P
SSOP
SSOP,缩小型
S
O
P
SOP
SOP。
-
T
S
S
O
P
TSSOP
TSSOP,薄的缩小型
S
O
P
SOP
SOP。
-
S
O
T
SOT
SOT,小外形晶体管。
-
S
O
I
C
SOIC
SOIC,小外形集成电路。
2、DIP 封装
D
I
P
DIP
DIP 是英文
D
o
u
b
l
e
I
n
−
l
i
n
e
P
a
c
k
a
g
e
Double ~ In-line ~ Package
Double In−line Package 的缩写,
D
I
P
DIP
DIP 封装叫双列直插式封装或者双入线封装,绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过
100
100
100,采用这种封装方式的芯片有两排引脚,可以直接焊在有
D
I
P
DIP
DIP 结构的芯片插座上或焊在有相同焊孔数的焊位中。其特点是可以很方便地实现
P
C
B
PCB
PCB 板的穿孔焊接,和主板有很好的兼容性。
2.1、CerDIP (陶瓷双列直插式封装)
C
e
r
D
I
P
CerDIP
CerDIP 陶瓷双列直插式封装,用于
E
C
L
R
A
M
ECL ~ RAM
ECL RAM,
D
S
P
DSP
DSP (数字信号处理器)等电路。带有玻璃窗口的
C
e
r
D
I
P
CerDIP
CerDIP 用于紫外线擦除型
E
P
R
O
M
EPROM
EPROM 以及内部带有
E
P
R
O
M
EPROM
EPROM 的微机电路等。
2.2、PDIP (塑封)
这种我们较为常见,是一种塑料双列直插式封装,适合
P
C
B
PCB
PCB 的穿孔安装,操作方便,可加
I
C
IC
IC 插座调试,但是这种封装尺寸远比芯片大,封装效率很低,占去了很多有效安装面积。
3、LCC (带引脚或无引脚芯片载体)
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,是高速和高频
I
C
IC
IC 用封装,也称为陶瓷
Q
F
N
QFN
QFN 或
Q
F
N
−
C
QFN-C
QFN−C。
3.1、CLCC (翼形引脚)
3.2、LDCC
C
C
C 型引脚芯片载体,引脚从芯片上方引出向下弯曲成
C
C
C 字型。
3.3、PLCC 封装
P
L
C
C
PLCC
PLCC 是英文
P
l
a
s
t
i
c
L
e
a
d
e
d
C
h
i
p
C
a
r
r
i
e
r
Plastic ~ Leaded ~ Chip ~ Carrier
Plastic Leaded Chip Carrier 的缩写,即塑封
J
J
J 引线芯片封装。引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,是塑料制品。引脚中心距
1.27
m
m
1.27mm
1.27mm,引脚数从
18
18
18 到
84
84
84,比
Q
F
P
QFP
QFP 容易操作,但焊接后外观检查较为困难。
P
L
C
C
PLCC
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
D
I
P
DIP
DIP 封装小得多。
P
L
C
C
PLCC
PLCC 封装适合用
S
M
T
SMT
SMT 表面安装技术在
P
C
B
PCB
PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。
4、TQFP 封装
T
Q
F
P
TQFP
TQFP 是英文
T
h
i
n
Q
u
a
d
F
l
a
t
P
a
c
k
a
g
e
Thin ~ Quad ~ Flat ~ Package
Thin Quad Flat Package 的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装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
P
C
M
C
I
A
PCMCIA
PCMCIA卡和网络器件。几乎所有
A
L
T
E
R
A
ALTERA
ALTERA 的
C
P
L
D
/
F
P
G
A
CPLD/FPGA
CPLD/FPGA 都有
T
Q
F
P
TQFP
TQFP 封装。
5、PQFP 封装
P
Q
F
P
PQFP
PQFP 是英文
P
l
a
s
t
i
c
Q
u
a
d
F
l
a
t
P
a
c
k
a
g
e
Plastic ~ Quad ~ Flat ~ Package
Plastic Quad Flat Package 的缩写,即塑封四角扁平封装。
P
Q
F
P
PQFP
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
100
100 以上。
6、SOP (小型封装)
S
O
P
SOP
SOP 封装是一种元件封装形式,常见的封装材料有:塑料、陶瓷、玻璃、金属等,现在基本采用塑料封装.,应用范围很广,主要用在各种集成电路中。后面就逐渐有
T
S
O
P
TSOP
TSOP (薄小外形封装)、
V
S
O
P
VSOP
VSOP (甚小外形封装)、
S
S
O
P
SSOP
SSOP (缩小型
S
O
P
SOP
SOP)、
T
S
S
O
P
TSSOP
TSSOP (薄的缩小型
S
O
P
SOP
SOP)、
M
S
O
P
MSOP
MSOP(微型外廓封装)、
Q
S
O
P
QSOP
QSOP(四分之一尺寸外形封装)、
Q
V
S
O
P
QVSOP
QVSOP(四分之一体积特小外形封装)等封装。
6.1、TSOP 封装
T
S
O
P
TSOP
TSOP 是英文
T
h
i
n
S
m
a
l
l
O
u
t
l
i
n
e
P
a
c
k
a
g
e
Thin ~ Small ~ Outline ~ Package
Thin Small Outline Package 的缩写,即薄型小尺寸封装。
T
S
O
P
TSOP
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。
T
S
O
P
TSOP
TSOP 适合用
S
M
T
SMT
SMT(表面安装)技术在
P
C
B
PCB
PCB 上安装布线。
T
S
O
P
TSOP
TSOP 封装外形,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。
6.2、TSSOP (薄的缩小型)
6.3、SSOP (缩小型)
7、BGA 封装
B
G
A
BGA
BGA 是英文
B
a
l
l
G
r
i
d
A
r
r
a
y
P
a
c
k
a
g
e
Ball ~ Grid ~ Array ~ Package
Ball Grid Array Package 的缩写,即球栅阵列封装。
20
20
20 世纪
90
90
90 年代,随着技术的进步,芯片集成度不断提高,
I
/
O
I/O
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,
B
G
A
BGA
BGA 封装开始被应用于生产。
采用
B
G
A
BGA
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,
B
G
A
BGA
BGA 与
T
S
O
P
TSOP
TSOP 相比,具有更小的体积,更好的散热性和电性能。
B
G
A
BGA
BGA 封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用
B
G
A
BGA
BGA 封装技术的内存产品在相同容量下,体积只有
T
S
O
P
TSOP
TSOP 封装的三分之一。另外,与传统
T
S
O
P
TSOP
TSOP 封装方式相比,
B
G
A
BGA
BGA 封装方式有更加快速和有效的散热途径。
B
G
A
BGA
BGA 封装的
I
/
O
I/O
I/O 端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,
B
G
A
BGA
BGA 技术的优点是
I
/
O
I/O
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
B
G
A
BGA
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。
球形触点阵列,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
L
S
I
LSI
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(
P
A
C
PAC
PAC )。
B
G
A
BGA
BGA 主要有:
P
B
G
A
PBGA
PBGA(塑料封装的
B
G
A
BGA
BGA)、
C
B
G
A
CBGA
CBGA(陶瓷封装的
B
G
A
BGA
BGA)、
C
C
B
G
A
CCBGA
CCBGA(陶瓷柱状封装的
B
G
A
BGA
BGA)、
T
B
G
A
TBGA
TBGA(载带状封装的
B
G
A
BGA
BGA)等。
目前应用的
B
G
A
BGA
BGA 封装器件, 按基板的种类,主要
C
B
G
A
CBGA
CBGA(陶瓷球栅阵列封装)、
P
B
G
A
PBGA
PBGA(塑料球栅阵列封装)、
T
B
G
A
TBGA
TBGA(载带球栅阵列封装)、
F
C
−
B
G
A
FC-BGA
FC−BGA(倒装球栅阵列封装)、
E
P
B
G
EPBG
EPBG(增强的塑胶球栅阵列封装)等。
7.1、CBGA (陶瓷)
C
B
G
A
CBGA
CBGA 在
B
G
A
BGA
BGA 封装系列中的历史最长,它的基板是多层陶瓷,金属盖板用密封焊料焊接在基板上,用以保护芯片、引线及焊盘。这是一种为了便于接触, 在底部具有一个焊球阵列的表面安装封装。
7.2、FCBGA (倒装芯片)
F
C
B
G
A
FCBGA
FCBGA 通过倒装芯片实现芯片焊料凸点与
B
G
A
BGA
BGA 基板的直接连接, 在
B
G
A
BGA
BGA 类产品中可实现较高的封装密度,获得更优良的电性能和热性能。
7.3、PBGA(塑料)
B
G
A
BGA
BGA 封装,它采用
B
T
BT
BT 树脂/玻璃层压板作为基板,以塑料环氧模塑混合物作为密封材料。这种封装芯片对对湿气敏感,不适用于有气密性要求和可靠性要求高的器件的封装场合。
7.4、SBGA (带散热器)
S
B
G
A
SBGA
SBGA 运用先进的基片设计,内含铜质沉热器, 增强散热能力。同时,利用可靠的组装工序及物料,确保高度可靠的超卓性能。把高性能与轻巧体积互相结合,典型的
35
m
m
S
B
G
A
35mm ~ SBGA
35mm SBGA 封装的安装后高度少于
1.4
m
m
1.4mm
1.4mm,重量仅有
7.09
7.09
7.09。
7.5、PGA (引脚栅阵列)
陈列引脚封装。插装型封装之一,其底面的垂直引脚呈陈列状排列。封装基材基本上都采用多层陶瓷基板。用于高速大规模逻辑
L
S
I
LSI
LSI 电路。管脚在芯片底部,一般为正方形,引脚中心距通常为
2.54
m
m
2.54mm
2.54mm,引脚数从
64
64
64 到
447
447
447 左右。一般有
C
P
G
A
CPGA
CPGA (陶瓷针栅阵列封装)以及
P
P
G
A
PPGA
PPGA(塑料针栅阵列封装)两种。
8、TinyBGA 封装
说到
B
G
A
BGA
BGA 封装,就不能不提
K
i
n
g
m
a
x
Kingmax
Kingmax 公司的专利
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
TinyBGA 技术。
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
TinyBGA 英文全称为
T
i
n
y
B
a
l
l
G
r
i
d
Tiny ~ Ball ~ Grid
Tiny Ball Grid,属于是
B
G
A
BGA
BGA 封装技术的一个分支,是
K
i
n
g
m
a
x
Kingmax
Kingmax 公司于
1998
1998
1998 年
8
8
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
1:1.14
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
2~3
2~3 倍。与
T
S
O
P
TSOP
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
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
TinyBGA 封装技术的内存产品,在相同容量情况下体积,只有
T
S
O
P
TSOP
TSOP 封装的
1
/
3
1/3
1/3。
T
S
O
P
TSOP
TSOP 封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
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
T
S
O
P
TSOP
TSOP 技术的
1
/
4
1/4
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
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
TinyBGA 封装芯片可抗高达
300
M
H
z
300MHz
300MHz 的外频,而采用传统
T
S
O
P
TSOP
TSOP 封装技术最高只可抗
150
M
H
z
150MHz
150MHz 的外频。
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
TinyBGA 封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于
0.8
m
m
0.8mm
0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有
0.36
m
m
0.36mm
0.36mm。因此,
T
i
n
y
B
G
A
TinyBGA
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。
9、QFP 封装
Q
F
P
QFP
QFP 是
Q
u
a
d
F
l
a
t
P
a
c
k
a
g
e
Quad ~ Flat ~ Package
Quad Flat Package 的缩写,即小型方块平面封装。
Q
F
P
QFP
QFP 封装在早期的显卡上使用的比较频繁,但少有速度在
4
n
s
4ns
4ns 以上的
Q
F
P
QFP
QFP 封装显存,因为工艺和性能的问题,目前已经逐渐被
T
S
O
P
−
I
I
TSOP-II
TSOP−II 和
B
G
A
BGA
BGA 所取代。
Q
F
P
QFP
QFP 封装在颗粒四周都带有针脚,识别起来相当明显。四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(
L
L
L)型。
基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时,多数情况为塑料
Q
F
P
QFP
QFP。塑料
Q
F
P
QFP
QFP 是最普及的多引脚
L
S
I
LSI
LSI 封装,不仅用于微处理器,门陈列等数字逻辑
L
S
I
LSI
LSI 电路,而且也用于
V
T
R
VTR
VTR 信号处理、音响信号处理等模拟
L
S
I
LSI
LSI 电路。引脚中心距有
1.0
m
m
1.0mm
1.0mm、
0.8
m
m
0.8mm
0.8mm、
0.65
m
m
0.65mm
0.65mm、
0.5
m
m
0.5mm
0.5mm、
0.4
m
m
0.4mm
0.4mm、
0.3
m
m
0.3mm
0.3mm 等多种规格,
0.65
m
m
0.65mm
0.65mm 中心距规格中最多引脚数为
304
304
304。
这类封装有:
C
Q
F
P
CQFP
CQFP(陶瓷四方扁平封装)、
P
Q
F
P
PQFP
PQFP(塑料四方扁平封装)、
S
S
Q
F
P
SSQFP
SSQFP(自焊接式四方扁平封装)、
T
Q
F
P
TQFP
TQFP(纤薄四方扁平封装)、
S
Q
F
P
SQFP
SQFP(缩小四方扁平封装)。
9.1、LQFP(薄型)
这是薄型
Q
F
P
QFP
QFP。指封装本体厚度为
1.4
m
m
1.4mm
1.4mm 的
Q
F
P
QFP
QFP,是日本电子机械工业会根据制定的新
Q
F
P
QFP
QFP 外形规格所用的名称。
9.2、TQFP(纤薄四方扁平)
CSP (芯片规模封装)
C
S
P
CSP
CSP 封装是一种芯片级封装,我们都知道芯片基本上都是以小型化著称,因此
C
S
P
CSP
CSP 封装最新一代的内存芯片封装技术,可以让芯片面积与封装面积之比超过
1
:
1.14
1:1.14
1:1.14,已经相当接近
1
:
1
1:1
1:1 的理想情况,被行业界评为单芯片的最高形式,与
B
G
A
BGA
BGA 封装相比,同等空间下
C
S
P
CSP
CSP 封装可以将存储容量提高三倍。这种封装特点是体积小、输入/输出端数可以很多以及电气性能很好,有
C
S
P
B
G
A
CSP ~ BGA
CSP BGA(球栅阵列)、
L
F
C
S
P
LFCSP
LFCSP(引脚架构)、
L
G
A
LGA
LGA(栅格阵列)、
W
L
C
S
P
WLCSP
WLCSP(晶圆级)等。
1、CSP BGA (球栅阵列)
2、LFCSP (引脚架构)
L
F
C
S
P
LFCSP
LFCSP,这种封装类似使用常规塑封电路的引线框架,只是它的尺寸要小些,厚度也薄,并且它的指状焊盘伸人到了芯片内部区域。
L
F
C
S
P
LFCSP
LFCSP 是一种基于引线框的塑封封,封装内部的互连通常是由线焊实现,外部电气连接是通过将外围引脚焊接到
P
C
B
PCB
PCB 来实现。除引脚外,
L
F
C
S
P
LFCSP
LFCSP 常常还有较大的裸露热焊盘,可将其焊接到
P
C
B
PCB
PCB 以改善散热。
3、LGA(栅格阵列)
这是一种栅格阵列封装,有点类似与
B
G
A
BGA
BGA,只不过
B
G
A
BGA
BGA 是用锡焊死,而
L
G
A
LGA
LGA 则是可以随时解开扣架更换芯片。也就是说相比于
B
G
A
BGA
BGA 而言具有更换性,但是在更换过程当中需要很小心。
4、WLCSP(晶圆级)
晶圆片级芯片规模封装不同于传统的芯片封装方式,传统的是先切割再封测,而封装后至少增加原芯片
20
%
20\%
20% 的体积。此种最新技术是先在整片晶圆上进行封装和测试,然后才切割成一个个的
I
C
IC
IC 颗粒,因此封装后的体积即等同
I
C
IC
IC 裸晶的原尺寸。