浅谈封装

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封装的作用 

封装(Package)关于芯片来说是必需的，也是至关重要的。封装也能够说是指装置半导体集成电路芯片用的外壳，它不只起着维护芯片和加强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功用的作用。封装的主要作用有： 

(1)物理维护 

由于芯片必需与外界隔离，以避免空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而形成电气性能降落，维护芯片外表以及衔接引线等，使相当娇嫩的芯片在电气或热物理等方面免受外力损伤及外部环境的影响；同时经过封装使芯片的热收缩系数与框架或基板的热收缩系数相匹配，这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片发热而产生的应力，从而可避免芯片损坏失效。基于散热的请求，封装越薄越好，当芯片功耗大于2W时，在封装上需求增加散热片或热沉片，以加强其散热冷却功用；5～1OW时必需采取强迫冷却手腕。另一方面，封装后的芯片也更便于装置和运输。 

(2)电气衔接 

封装的尺寸调整(间距变换)功用可由芯片的极细引线间距，调整到实装基板的尺寸间距，从而便于实装操作。例如从以亚微米(目前已到达0．1 3μm以下)为特征尺寸的芯片，到以10μm为单位的芯片焊点，再到以100μm为单位的外部引脚，最后剑以毫米为单位的印刷电路板，都是经过封装米完成的。封装在这里起着由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而可使操作费用及资料费用降低，而且能进步工作效率和牢靠性，特别是经过完成布线长度和阻抗配比尽可能地降低衔接电阻，寄生电容和电感来保证正确的信号波形和传输速度。 

(3)规范规格化 

规格通用功用是指封装的尺寸、外形、引脚数量、间距、长度等有规范规格，既便于加工，又便于与印刷电路板相配合，相关的消费线及消费设备都具有通用性。这关于封装用户、电路板厂家、半导体厂家都很便当，而且便于规范化。相比之下，裸芯片实装及倒装目前尚不具备这方面的优势。由于组装技术的好坏还直接影响到芯片本身性能的发挥和与之衔接的印刷电路板(PCB)的设计和制造，关于很多集成电路产品而言，组装技术都是十分关键的一环。 

封装的分类 

半导体(包括集成电路和分立器件)其芯片的封装曾经历了好几代的变化，从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到MCP再到SIP，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增加，引脚间距减小，重量减小，牢靠性进步，运用愈加便当等等。封装(Package)可谓品种繁多，而且每一种封装都有其共同的中央，即它的优点和缺乏之处，当然其所用的封装资料、封装设备、封装技术依据其需求而有所不同。澳门新莆京7906not封装外形有TO-252,TO-251,TO-220,TO-263,TO-220F,TO-126,TO-92,SOT-23,SOT-89。 

（一）依据资料分类 

1、金属封装 

金属封装始于三极管封装，后渐渐地应用于直插式扁平式封装，根本上乃是金属-玻璃组装工艺。由于该种封装尺寸严厉、精度高、金属零件便于大量消费，故其价钱低、性能优秀、封装工艺容易灵敏，被普遍应用于晶体管和混合集成电路如振荡器、放大器、鉴频器、交直流转换器、滤颇器、继电器等等产品上，如今及未来许多微型封装及多芯片模块(MCM)也采用此金属封装。金属封装的品种有光电器件封装包括带光窗型、带透镜型和带光纤型；分妒器件封装包括A型、B型和C型；混合电路封装包括双列直插型和扁平型；特殊器件封装包括矩正型、多层多窗型和无磁资料型。 

2、陶瓷封装 

早期的半导体封装多以陶瓷封装为主，随同着半导体器件的高度集成化和高速化的开展，电子设备的小型化和价钱的降低，陶瓷封装局部地被塑料封装替代，但陶瓷封装的许多用处仍具有不可替代的功用，特别是集成电路组件工作频率的进步，信号传送速度的加快和芯片功耗的增加，需求选择低电阻率的布线导体资料，低介电常数，高导电率的绝缘资料等。陶瓷封装的品种有DIP和SIP；对大范围集成电路封装包括PGA，PLCC，QFP和BGA。 

3、金属一陶瓷封装 

它是以传统多层陶瓷工艺为根底，以金属和陶瓷资料为框架而开展起来的。最大特征是高频特性好而噪音低而被用于微波功率器件，如微波毫米波二极管、微波低噪声三极管、微波毫米波功率三极管。正因如此，它对封装体积大的电参数如有线电感、引线电阻、输出电容、特性阻抗等请求苛刻，故其废品率比拟低；同时它必需很好地处理多层陶瓷和金属资料的不同收缩系数问题，这样才干保证其牢靠性。金属一陶瓷封装的品种有分立器件封装包括同轴型和带线型；单片微波集成电路(MMIC)封装包括载体型、多层陶瓷型和金属框架一陶瓷绝缘型。 

4、塑料封装 

塑料封装由于其本钱低廉、工艺简单，并适于大批量消费，因此具有极强的生命力，自降生起开展得越来越快，在封装中所占的份额越来越大。目前塑料封装在全世界范围内占集成电路市场的95％以上。在消费类电路和器件根本上是塑料封装的天下；在工业类电路中所占的比例也很大，其封装方式品种也是最多。塑料封装的品种有分立器件封装，包括A型和F型；集成电路封装包括SOP、DIP、QFP和BGA等。 

（二）依据密封性分类 

按封装密封性方式可分为气密性封装和树脂封装两类。他们的目的都是将晶体与外部温度、湿度、空气等环境隔绝，起维护和电气绝缘作用；同时还可完成向外散热及缓和应力。其中气密性封装牢靠性较高，但价钱也高，目前由于封装技术及资料的改良，树脂封占绝对优势，只是在有些特殊范畴，特别是国度级用户中，气密性封装是必不可少的。气密性封装所用到的外壳能够是金属、陶瓷玻璃，而其中气体能够是真空、氮气及惰性气体。 

（三） 依据外形、尺寸、构造分类 

按封装的外形、尺寸、构造分类可分为引脚插入型、外表贴装型和高级封装。 

1、插入式封装 

引脚插入式封装(Through-Hole Mount)。此封装方式有引脚出来，并将引脚直接插入印刷电路板(PWB)中，再由浸锡法停止波峰焊接，以完成电路衔接和机械固定。由于引脚直径和间距都不能太细，故印刷电路板上的通孔直径，间距乃至布线都不能太细，而且它只用到印刷电路板的一面，从而难以完成高密度封装。它又可分为引脚在一端的封装(Single ended)，引脚在两端的封装(Double ended)禾口弓I胜9矩正封装(Pin Grid Array)。 

2、尺寸贴片封装(SOP) 

外表贴片封装(Surface Mount)。它是从引脚直插式封装开展而来的，主要优点是降低了PCB电路板设计的难度，同时它也大大降低了其自身的尺寸。我们需求将引脚插片封装的集成电路插入PCB中，故需求在PCB中依据集成电路的引脚尺寸(FootPrint)做出专对应的小孔，这样就可将集成电路主体局部放置在．PCB板的一面，同时在PCB的另一面将集成电路的引脚焊接到PCB上以构成电路的衔接，所以这就耗费了PCB板两面的空间，而对多层的PCB板而言，需求在设计时在每一层将需求专孔的中央腾出。而外表贴片封装的集成电路只须将它放置在PCB板的一面，并在它的同一面停止焊接，不需求专孔，这样就降低了PCB电路板设计的难度。外表贴片封装的主要优点是降低其自身的尺寸，从而加大了：PCB上IC的密集度。用这种办法焊上去的芯片，假如不用专用工具是很难拆卸下来的。外表贴片封装依据引脚所处的位置可分为：Single-ended(引脚在一面)、Dual(引脚在两边)、Quad(引脚在四边)、Bottom(引脚在下面)、BGA(引脚排成矩正构造)及其它。 

3、外表贴片QFP封装 

四边引脚扁平封装 (QFP：Plastic Quad Flat Pockage)。QFP是由SOP开展而来，其外形呈扁平状，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型，如图4所示。鸟翼形引脚端子的一端由封装本体引出，而另一端沿四边布置在同一平面上。它在印刷电路板(PWB)上不是靠引脚插入PWB的通孔中，所以不用在主板上打孔，而是采用SMT方式即经过焊料等贴附在PWB上，普通在主板外表上有设计好的相应管脚的焊点，将封装各脚对准相应的焊点，即可完成与主板的焊接。因而，PWB两面能够构成不同的电路，采用整体回流焊等方式可使两面上搭载的全部元器件一次键合完成，便于自动化操作，实装的牢靠性也有保证。这是目前最普遍采用的封装构成。用这种办法焊上去的芯片，假如不用专用工具是很难拆卸下来的。 

4、外表贴片BGA封装 

球型矩正封装(BGA：Ball Grid Array)，见图5。日本西铁城(CitiZell)公司于1987年着手研制塑料球型矩正封装，然后摩托罗拉、康柏等公司也随即参加到开发BGA的行列。其后摩托罗拉率先将球型矩正封装应用于挪动电话，同年康柏公司也在工作站、个人计算机上加以应用，接着Intel公司在计算机CPU中开端运用BGA。固然日本公司首先研发球型矩正封装，但当时日本的一些半导体公司想依托其高超的操作技艺固守QFP不放而对BGA的兴味不大，而美国公司对：BGA应用范畴的扩展，对BGA的开展起到了火上浇油的作用。BGA封装经过十几年的开展曾经进入适用化阶段，目前BGA已成为最抢手封装。 

5、高级封装 

晶片级封装CSP(Chip Scale Package)。几年之前以上一切的封装其封装本面子积与芯片面积之比通常都是几倍到几十倍，但近几年来有些公司在BGA、TSOP的根底上加以改良而使得封装本面子积与芯片面积之比减小到接近1的程度，所以就在原来的封装称号下冠以芯片级封装以用来和以前封装的区别。就目前来看，人们对芯片级封装还没有一个统一的定义，有些公司将封装本面子积与芯片面积之比小于2的定为CSP，而有些公司将封装本面子积与芯片面积之比小于1．4或1．2的定为CSP。目前开发应用最为普遍的是FBGA和QFN等，主要用于内存件和逻辑器件。就目前来看CSP的引脚数还不可能太多，从几十到一百以上。这种高密度、小巧、扁薄的封装十分适用于设计小巧的掌上型消费类电子安装，如个人信息工具、手机、摄录一体机、以及数码相机等。 
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