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IC封装知识
深圳市亿芯能科技有限公司 / 2015-04-02
一、 什么叫封装
  封装,就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用,而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。
  
  衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。封装时主要考虑的因素:
  1、 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近1:1;
  2、 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;
  3、 基于散热的要求,封装越薄越好。  
  
  封装主要分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种。从结构方面,封装经历了最早期的晶体管TO(如TO-89、TO92)封装发展到了双列直插封装,随后由PHILIP公司开发出了SOP小外型封装,以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。从材料介质方面,包括金属、陶瓷、塑料、塑料,目前很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。
  
  封装大致经过了如下发展进程:
  结构方面: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  
  
二、 具体的封装形式  
  1、 SOP/SOIC封装
  SOP是英文Small Outline Package 的缩写,即小外形封装。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SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。
  
  2、 DIP封装
  DIP是英文 Double In-line Package的缩写,即双列直插式封装。插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。
  
  3、 PLCC封装
  PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier 的缩写,即塑封J引线芯片封装。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DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。  
  
  4、 TQFP封装
  TQFP是英文thin quad flat package的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装(TQFP)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 PCMCIA 卡和网络器件。几乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有 TQFP 封装。  
  
  5、 PQFP封装
  PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的缩写,即塑封四角扁平封装。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以上。 
  
  6、 TSOP封装
  TSOP是英文Thin Small Outline Package的缩写,即薄型小尺寸封装。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, TSOP适合用SMT技术(表面安装技术)在PCB(印制电路板)上安装布线。TSOP封装外形尺寸时,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。  
  
  7、 BGA封装
  BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写,即球栅阵列封装。20世纪90年代随着技术的进步,芯片集成度不断提高,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,BGA封装开始被应用于生产。
  采用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,BGA与TSOP相比,具有更小的体积,更好的散热性能和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下,体积只有TSOP封装的三分之一;另外,与传统TSOP封装方式相比,BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。
  BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是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。
  说到BGA封装就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术,TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array(小型球栅阵列封装),属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于1998年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,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍,与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TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而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TSOP技术的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TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频,而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。
  TinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此,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。  
  
三、 国际部分品牌产品的封装命名规则资料  
  1、 MAXIM 更多资料请参考 www.maxim-ic.com
  MAXIM前缀是“MAX”。DALLAS则是以“DS”开头。
  MAX×××或MAX××××
  说明:
  1、后缀CSA、CWA 其中C表示普通级,S表示表贴,W表示宽体表贴。
  2、后缀CWI表示宽体表贴,EEWI宽体工业级表贴,后缀MJA或883为军级。
  3、CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA后缀均为普通双列直插。
  
  举例MAX202CPE、CPE普通ECPE普通带抗静电保护
  MAX202EEPE 工业级抗静电保护(-45℃-85℃),说明E指抗静电保护MAXIM数字排列分类
  1字头 模拟器 2字头 滤波器 3字头 多路开关
  4字头 放大器 5字头 数模转换器 6字头 电压基准
  7字头 电压转换 8字头 复位器 9字头 比较器
  DALLAS命名规则
  例如DS1210N.S. DS1225Y-100IND
  N=工业级 S=表贴宽体 MCG=DIP封 Z=表贴宽体 MNG=DIP工业级
  IND=工业级 QCG=PLCC封 Q=QFP
  
  2、 ADI 更多资料查看www.analog.com
  AD产品以“AD”、“ADV”居多,也有“OP”或者“REF”、“AMP”、“SMP”、“SSM”、“TMP”、“TMS”等开头的。
  后缀的说明:
  1、后缀中J表示民品(0-70℃),N表示普通塑封,后缀中带R表示表示表贴。
  2、后缀中带D或Q的表示陶封,工业级(45℃-85℃)。后缀中H表示圆帽。
  3、后缀中SD或883属军品。
  例如:JN DIP封装 JR表贴 JD DIP陶封  
  
  3、 TI 更多资料查看www.ti.com
  TI产品命名规则:
  前缀ADS模拟器件 后缀U表贴 P是DIP封装 带B表示工业级 前缀INA、XTR、PGA等表示高精度运放 后缀U表贴 P代表DIP PA表示高精度 
  
  4、 INTEL 更多资料查看www.intel.com
  INTEL产品命名规则:
  
  N80C196系列都是单片机
  前缀:N=PLCC封装 T=工业级 S=TQFP封装 P=DIP封装
  KC20主频 KB主频 MC代表84引角
  举例:TE28F640J3A-120 闪存 TE=TSOP DA=SSOP E=TSOP  
  
  5、 ISSI 更多资料查看www.issi.com
  以“IS”开头
  比如:IS61C IS61LV 4×表示DRAM 6×表示SRAM 9×表示EEPROM
  封装: PL=PLCC PQ=PQFP T=TSOP TQ=TQFP  
  
  6、 LINEAR 更多资料查看www.linear-tech.com
  以产品名称为前缀
  LTC1051CS CS表示表贴
  LTC1051CN8 **表示*IP封装8脚  
  
  7、 IDT 更多资料查看www.idt.com
  IDT的产品一般都是IDT开头的
  后缀的说明:
  1、后缀中TP属窄体DIP
  2、后缀中P 属宽体DIP
  3、后缀中J 属PLCC
  比如:IDT7134SA55P 是DIP封装
  IDT7132SA55J 是PLCC
  IDT7206L25TP 是DIP
  
  8、 NS 更多资料查看www.national.com
  NS的产品部分以LM 、LF开头的
  LM324N 3字头代表民品 带N圆帽
  LM224N 2字头代表工业级 带J陶封
  LM124J 1字头代表军品 带N塑封  
  
  9、 HYNIX 更多资料查看www.hynix.com

  封装: DP代表DIP封装 DG代表SOP封装 DT代表TSOP封装。