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T()-89、T092)封裝友展到了雙列直插封裝,隨后由PHILIP公司開發(fā)出了SOP小外形封裝,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,目前很多高強度工作條件需求的電路如軍工和宇航級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--oFP—BGA—CSP;材料方面:金屬、陶瓷一陶瓷、塑料一塑料;引腳形狀:長引線直插一短引線或無引線貼裝一球狀凸點;裝配方式:通孔插裝一表面組裝一直接安裝。
具體的封裝形式:
1.SOP/SOIC封裝SOP(SmallOutlinePackage)即小外形封裝。SOP封裝技術(shù)由1968-1969年P(guān)HILIP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。圖3-21就是SOP/SOIC葑裝示意圖。
2.DIP封裝DIP(DoubleIn-linePackage)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CS6158A插裝型封裝,應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC,存儲器LSI,微機電路等,圖3-22就是DIP封裝示意圖。
3.PLCC封裝PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)即塑封J引線芯片封裝。PLCC封裝方式,外形呈正方形,32引腳封裝,四周都有引腳,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。圖3-23就是PLCC封裝示意圖。
4.TQFP封裝TQFP(ThinQuadFlatPackage)即薄塑封四角扁平封裝。四角扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間,從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積,所以這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應(yīng)用,如PCMCIA卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有AI.TERA的CPLD/FPGA都有TQFP封裝。圖3-24就是TQFP封裝示意圖。
5.PQFP封裝PQFP(PlasticQuadFlatPackage)即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小,引腳很細(xì),一般大規(guī)模或超大規(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。圖3-25就是PQFP封裝示意圖。
6.TSOP封裝TSOP(ThinSmallOutlinePackage)印薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳,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封裝外形尺寸越小時,寄生參數(shù)(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動)減小,適合高頻應(yīng)用,操作比較方便,可靠性也比較高。圖3-26就是TSOP封裝示意圖。
7.BGA封裝BGA(BallGridArrayPackage)即球柵陣列封裝,封裝示意圖如圖3-27所示。20世紀(jì)90年代隨著技術(shù)的進(jìn)步,芯片集成度不斷提高,I/O引腳數(shù)急劇增加,功耗也隨之增大,對集采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存,可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2~3倍,BGA與TSOP相比,具有更小的體積,更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲量有了很大提升,在相同容量下,體積只有TSOP封裝的1/3。另外,與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比,BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。
BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,其技術(shù)優(yōu)點是I/O引腳數(shù)雖然增加了,但引腳間距并沒有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能;BGA的厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少,寄生參數(shù)減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;GBA組裝時可用共面焊接,可靠性高。
說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術(shù),TinyBGA英文全稱為TinyBallGridArray(小型球柵陣列封裝),屬于是BGA封裝技術(shù)的一個分支。TinyBGA是Kingmax公司于1998年8月開發(fā)成功的,其芯片面積與封裝畫積之比不小于1:1.14,可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2~3倍。與TSOP封裝產(chǎn)品相比,TinyBGA具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。
采用TinyBGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的113。
TSOP封裝內(nèi)存的引腳是由芯片4周引出的,而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導(dǎo)距離,信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪聲的性能,而且提高了電性能。采用TinyBGA封裝芯片可抗高達(dá)300MHz的外頻,而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術(shù)最高只可抗150MHz的外頻。
TinyBGA封裝的內(nèi)存其厚度也更薄(封裝高度小于0.8mm),從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此,TinyBGA內(nèi)存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率,非常適用于長時間運行的系統(tǒng),穩(wěn)定性極佳。
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