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IC封装原理及功能特性汇总

2019-05-07 14:19
ZLG致远电子
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作为一名电子工程师,日常工作基本上都会接触上很多各种类型的IC,比如逻辑芯片、存储芯片MCU或者FPGA等;对于各种类型的IC的功能特性,或许会清楚得更多,但对于IC的封装,不知道了解了多少?

本文将介绍一些日常常用IC的封装原理及功能特性,通过了解各种类型IC的封装,电子工程师在设计电子电路原理时,可以准确地选择IC,而对于工厂批量生产烧录,更可以快速地找到对应IC封装的烧录座型号。

一、DIP双列直插式封装

DIP是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片,绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的IC有两排引脚,需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然,也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心,以免损坏引脚。

DIP封装具有以下特点:

适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便;

芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大。

DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存储器和微机电路等。

图1 DIP封装图

二、QFP/ PFP类型封装

QFP/PFP封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式。用这种形式封装的芯片必须采用SMD(表面安装设备技术)将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点,即可实现与主板的焊接。

QFP/PFP封装具有以下特点:

适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线;

成本低廉,适用于中低功耗,适合高频使用;

操作方便,可靠性高;

芯片面积与封装面积之间的比值较小;

成熟的封转类型,可采用传统的加工方法。

目前QFP/PFP封装应用非常广泛,很多MCU 厂家的A芯片都采用了该封装。

图2 QFP封装图

三、BGA类型封装

随着集成电路技术的发展,对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性,当IC的频率超过100MHZ时,传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象,而且当IC的管脚数大于208 Pin时,传统的封装方式有其困难度。因此,除使用QFP封装方式外,现今大多数的高脚数芯片皆转为使用BGA(BALL Grid Array PACKAGE)封装技术。

BGA封装具有以下特点:

I/O引脚数虽然增多,但引脚之间的距离远大于QFP封装方式,提高了成品率;

BGA的阵列焊球与基板的接触面大、短,有利于散热;

BGA阵列焊球的引脚很短,缩短了信号的传输路径,减小了引线电感、电阻;信号传输延迟小,适应频率大大提高,因而可改善电路的性能;

组装可用共面焊接,可靠性大大提高;

BGA适用于MCM封装,能够实现MCM的高密度、高性能。

图3 BGA封装图

四、SO类型封装

SO类型封装包含有:SOP(小外形封装)、TOSP(薄小外形封装)、SSOP (缩小型SOP)、VSOP(甚小外形封装)、SOIC(小外形集成电路封装)等类似于QFP形式的封装,只是只有两边有管脚的芯片封装形式,该类型的封装是表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈“ L” 字形。

该类型的封装的典型特点就是在封装芯片的周围做出很多引脚,封装操作方便,可靠性比较高,是目前的主流封装方式之一,目前比较常见的是应用于一些存储器类型的IC。

图4 SOP封装图

五、QFN封装类型

QFN是一种无引线四方扁平封装,是具有外设终端垫以及一个用于机械和热量完整性暴露的芯片垫的无铅封装。

该封装可为正方形或长方形。封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP 小,高度 比QFP 低。

QFN封装的特点:

表面贴装封装,无引脚设计;

无引脚焊盘设计占有更小的PCB面积;

组件非常薄(<1mm),可满足对空间有严格要求的应用;

非常低的阻抗、自感,可满足高速或者微波的应用;

具有优异的热性能,主要是因为底部有大面积散热焊盘;

重量轻,适合便携式应用。

QFN封装的小外形特点,可用于笔记本电脑、数码相机、个人数字助理(PDA)、移动电话和MP3等便携式消费电子产品。从市场的角度而言,QFN封装越来越多地受到用户的关注,考虑到成本、体积各方面的因素,QFN封装将会是未来几年的一个增长点,发展前景极为乐观。

图5 BGA封装图

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