日常工作中,電子工程師會經(jīng)常接觸到各種類型的IC,比如邏輯芯片、存儲芯片、MCU或者FPGA等,對于它們的功能特性,工程師們或許會比較清楚,但講到IC的封裝,不知道了解多少?
這里將介紹一些常用的IC封裝原理及功能特性,通過了解各種類型IC的封裝,電子工程師在設(shè)計電子電路原理時,可以準(zhǔn)確地選擇IC,而對于工廠批量生產(chǎn)燒錄,更可以快速地找到對應(yīng)IC封裝的燒錄座型號。
一、DIP雙列直插式封裝
DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片,絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般不超過100個。采用DIP封裝的IC有兩排引腳,需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然,也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應(yīng)特別小心,以免損壞引腳。
DIP封裝具有以下特點:
u適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。
u芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。
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,存儲器和微機電路等。
圖1 DIP封裝圖
二、QFP/ PFP類型封裝
QFP/PFP封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細(xì),一般大規(guī)模或超大型集成電路都采用這種封裝形式。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD(表面安裝設(shè)備技術(shù))將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設(shè)計好的相應(yīng)管腳的焊點。將芯片各腳對準(zhǔn)相應(yīng)的焊點,即可實現(xiàn)與主板的焊接。
QFP/PFP封裝具有以下特點:
u適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線。
u成本低廉,適用于中低功耗,適合高頻使用。
u操作方便,可靠性高。
u芯片面積與封裝面積之間的比值較小。
u成熟的封轉(zhuǎn)類型,可采用傳統(tǒng)的加工方法。
目前QFP/PFP封裝應(yīng)用非常廣泛,很多MCU 廠家的A芯片都采用了該封裝。
圖2 QFP封裝圖
三、BGA類型封裝
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,對集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因為封裝技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性,當(dāng)IC的頻率超過100MHZ時,傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象,而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208 Pin時,傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片皆轉(zhuǎn)為使用BGA(BALL Grid Array PACKAGE)封裝技術(shù)。
BGA封裝具有以下特點:
uI/O引腳數(shù)雖然增多,但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式,提高了成品率。
uBGA的陣列焊球與基板的接觸面大、短,有利于散熱。
uBGA陣列焊球的引腳很短,縮短了信號的傳輸路徑,減小了引線電感、電阻;信號傳輸延遲小,適應(yīng)頻率大大提高,因而可改善電路的性能。
u組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
uBGA適用于MCM封裝,能夠?qū)崿F(xiàn)MCM的高密度、高性能。
圖3 BGA封裝圖
四、SO類型封裝
SO類型封裝包含有:SOP(小外形封裝)、TOSP(薄小外形封裝)、SSOP (縮小型SOP)、VSOP(甚小外形封裝)、SOIC(小外形集成電路封裝)等類似于QFP形式的封裝,只是只有兩邊有管腳的芯片封裝形式,該類型的封裝是表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝兩側(cè)引出呈“ L” 字形。
該類型的封裝的典型特點就是在封裝芯片的周圍做出很多引腳,封裝操作方便,可靠性比較高,是目前的主流封裝方式之一,目前比較常見的是應(yīng)用于一些存儲器類型的IC。
圖4 SOP封裝圖
五、QFN封裝類型
QFN是一種無引線四方扁平封裝,是具有外設(shè)終端墊以及一個用于機械和熱量完整性暴露的芯片墊的無鉛封裝。
該封裝可為正方形或長方形。封裝四側(cè)配置有電極觸點,由于無引腳,貼裝占有面積比QFP 小,高度 比QFP 低。
QFN封裝的特點:
u表面貼裝封裝,無引腳設(shè)計;
u無引腳焊盤設(shè)計占有更小的PCB面積;
u組件非常薄(<1mm),可滿足對空間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用;
u非常低的阻抗、自感,可滿足高速或者微波的應(yīng)用;
u具有優(yōu)異的熱性能,主要是因為底部有大面積散熱焊盤;
u重量輕,適合便攜式應(yīng)用。
QFN封裝的小外形特點,可用于筆記本電腦、數(shù)碼相機、個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話和MP3等便攜式消費電子產(chǎn)品。從市場的角度而言,QFN封裝越來越多地受到用戶的關(guān)注,考慮到成本、體積各方面的因素,QFN封裝將會是未來幾年的一個增長點,發(fā)展前景極為樂觀。
圖5 BGA封裝圖
六、PLCC封裝類型
PLCC是一種帶引線的塑料的芯片封裝載體.表面貼裝型的封裝形式,引腳從封裝的四個側(cè)面引出,呈“丁”字形,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。
PLCC為特殊引腳芯片封裝,它是貼片封裝的一種,這種封裝的引腳在芯片底部向內(nèi)彎曲,因此在芯片的俯視圖中是看不見芯片引腳的。這種芯片的焊接采用回流焊工藝,需要專用的焊接設(shè)備,在調(diào)試時要取下芯片也很麻煩,現(xiàn)在已經(jīng)很少用了。
圖6 PLCC封裝圖
由于IC的封裝類型繁多,對于研發(fā)測試,影響不大,但對于工廠的大批量生產(chǎn)燒錄,IC封裝類型越多,那么選擇對應(yīng)配套的燒錄座型號也會越多。ZLG致遠(yuǎn)電子十多年來專業(yè)于芯片燒錄行業(yè),其編程器支持并提供有各種封裝類型IC的燒錄座,可供工廠批量生產(chǎn)。
圖7 P800Flash編程器