IC封裝原理及功能特性匯總

作為一名電子工程師，日常工作基本上都會(huì)接觸上很多各種類(lèi)型的IC，比如邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片、MCU或者FPGA等；對(duì)于各種類(lèi)型的IC的功能特性，或許會(huì)清楚得更多，但對(duì)于IC的封裝，不知道了解了多少？

本文將介紹一些日常常用IC的封裝原理及功能特性，通過(guò)了解各種類(lèi)型IC的封裝，電子工程師在設(shè)計(jì)電子電路原理時(shí)，可以準(zhǔn)確地選擇IC，而對(duì)于工廠批量生產(chǎn)燒錄，更可以快速地找到對(duì)應(yīng)IC封裝的燒錄座型號(hào)。

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(guò)100個(gè)。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(jìn)行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞引腳。

DIP封裝具有以下特點(diǎn)：

適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便；

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(chǔ)器和微機(jī)電路等。

圖1 DIP封裝圖

二、QFP/ PFP類(lèi)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)?；虺笮图呻娐范疾捎眠@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(lái)。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(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)。將芯片各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。

QFP/PFP封裝具有以下特點(diǎn)：

適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線；

成本低廉，適用于中低功耗，適合高頻使用；

操作方便，可靠性高；

芯片面積與封裝面積之間的比值較小；

成熟的封轉(zhuǎn)類(lèi)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(lèi)型封裝

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因?yàn)榉庋b技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性，當(dāng)IC的頻率超過(guò)100MHZ時(shí)，傳統(tǒng)封裝方式可能會(huì)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(shí)，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(diǎn)：

I/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；

BGA的陣列焊球與基板的接觸面大、短，有利于散熱；

BGA陣列焊球的引腳很短，縮短了信號(hào)的傳輸路徑，減小了引線電感、電阻；信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高，因而可改善電路的性能；

組裝可用共面焊接，可靠性大大提高；

BGA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(lèi)型封裝

SO類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型的封裝的典型特點(diǎn)就是在封裝芯片的周?chē)龀龊芏嘁_，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(jiàn)的是應(yīng)用于一些存儲(chǔ)器類(lèi)型的IC。

圖4 SOP封裝圖

五、QFN封裝類(lèi)型

QFN是一種無(wú)引線四方扁平封裝，是具有外設(shè)終端墊以及一個(gè)用于機(jī)械和熱量完整性暴露的芯片墊的無(wú)鉛封裝。

該封裝可為正方形或長(zhǎng)方形。封裝四側(cè)配置有電極觸點(diǎn)，由于無(wú)引腳，貼裝占有面積比QFP 小，高度 比QFP 低。

QFN封裝的特點(diǎn)：

表面貼裝封裝，無(wú)引腳設(shè)計(jì)；

無(wú)引腳焊盤(pán)設(shè)計(jì)占有更小的PCB面積；

組件非常薄(<1mm)，可滿(mǎn)足對(duì)空間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用；

非常低的阻抗、自感，可滿(mǎn)足高速或者微波的應(yīng)用；

具有優(yōu)異的熱性能，主要是因?yàn)榈撞坑写竺娣e散熱焊盤(pán)；

重量輕，適合便攜式應(yīng)用。

QFN封裝的小外形特點(diǎn)，可用于筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話(huà)和MP3等便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品。從市場(chǎng)的角度而言，QFN封裝越來(lái)越多地受到用戶(hù)的關(guān)注，考慮到成本、體積各方面的因素，QFN封裝將會(huì)是未來(lái)幾年的一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)，發(fā)展前景極為樂(lè)觀。

圖5 BGA封裝圖

六、PLCC封裝類(lèi)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(gè)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(diǎn)。

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(jiàn)芯片引腳的。這種芯片的焊接采用回流焊工藝，需要專(zhuān)用的焊接設(shè)備，在調(diào)試時(shí)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(lèi)型繁多，對(duì)于研發(fā)測(cè)試，影響不大，但對(duì)于工廠的大批量生產(chǎn)燒錄，IC封裝類(lèi)型越多，那么選擇對(duì)應(yīng)配套的燒錄座型號(hào)也會(huì)越多；ZLG編程器，十多年來(lái)專(zhuān)業(yè)于芯片燒錄行業(yè)，可以支持并提供有各種封裝類(lèi)型IC的燒錄座，可供工廠批量生產(chǎn)。

圖7 P800Flash編程器