1、1、DIPDIP 是 20 世纪 70 年代出现的封装形式。它能适应当时多数集成电路工作频率的要求,制造成本较低,较易实现封装自动化印测试自动化, 因而在相当一段时间内在集成电路封装中占有主导地位。 但 DIP 的引脚节距较大(为 2.54mm),并占用 PCB 板较多的空间,为此出现了 SHDIP 和 SKDIP 等改进形式,它们在减小引脚节距和缩小体积方面作了不少改进,但 DIP 最大引脚数难以提高(最大引脚数为 64 条)且采用通孔插入方式,因而使它的应用受到很大限制。2、PGA为突破引脚数的限制,20 世纪 80 年代开发了 PGA 封装,虽然它的引脚节距仍维持在 2.54mm 或 1
2、.77mm,但由于采用底面引出方式,因而引脚数可高达 500 条600 条。3、SOP随着表面安装技术 (surface mounted technology, SMT)的出现,DIP 封装的数量逐渐下降,表面安装技术可节省空间,提高性能,且可放置在印刷电路板的上下两面上。 SOP 应运而生,它的引脚从两边引出,且为扁平封装,引脚可直接焊接在 PCB 板上,也不再需要插座。它的引脚节距也从 DIP 的 2.54 mm 减小到1.77mm。后来有 SSOP 和 TSOP 改进型的出现,但引脚数仍受到限制。4、QFPQFP 也是扁平封装,但它们的引脚是从四边引出,且为水平直线,其电感较小,可工作在
3、较高频率。引脚节距进一步降低到 1.00mm,以至 0.65 mm 和 0.5 mm,引脚数可达 500 条,因而这种封装形式受到广泛欢迎。但在管脚数要求不高的情况下,SOP 以及它的变形 SOJ(J 型引脚)仍是优先选用的封装形式,也是目前生产最多的一种封装形式。方形扁平封装-QFP (Quad Flat Package)特点 引脚间距较小及细,常用于大规模或超大规模集成电路封装。必须采用 SMT(表面安装技术)进行焊接。操作方便,可靠性高。芯片面积与封装面积的比值较大。小型外框封装-SOP (Small Outline Package)特点 适用于 SMT 安装布线,寄生参数减小,高频应用
4、,可靠性较高。引脚离芯片较远,成品率增加且成本较低。 芯片面积与封装面积比值约为 1:8小尺寸 J 型引脚封装-SOJ (Smal Outline J-lead)有引线芯片载体-LCC (Leaded Chip Carrier)据1998年统计,DIP 在封装总量中所占份额为15%,SOP 在封装总量中所占57%, QFP 则占12%。预计今后 DIP 的份额会进一步下降, SOP 也会有所下降, 而QFP 会维持原有份额, 三者的总和仍占总封装量的80%。以上三种封装形式又有塑料包封和陶瓷包封之分。塑料包封是在引线键合后用环氧树脂铸塑而成,环氧树脂的耐湿性好,成本也低,所以在上述封装中占有主
5、导地位。陶瓷封装具有气密性高的特点,但成本较高,在对散热性能、电特性有较高要求时,或者用于国防军事需求时,常采用陶瓷包封。5、PLCCPLCC 是一种塑料有引脚(实际为 J 形引脚)的片式载体封装(也称四边扁平 J 形引脚封装 QFJ (quad flat J-leadpackage), 所以采用片式载体是因为有时在系统中需要更换集成电路, 因而先将芯片封装在一种载体(carrier)内,然后将载体插入插座内,载体和插座通过硬接触而导通的。这样在需要时,只要在插座上取下载体就可方便地更换另一载体。6、LCCLCC 称陶瓷无引脚式载体封装(实际有引脚但不伸出。它是镶嵌在陶瓷管壳的四侧通过接触而导
6、通)。有时也称为 CLCC,但通常不加 C。在陶瓷封装的情况下。如对载体结构和引脚形状稍加改变,载体的引脚就可直接与 PCB 板进行焊接而不再需要插座。这种封装称为 LDCC 即陶瓷有引脚片式载体封装。7、TABTAB 封装技术是先在铜箔上涂覆一层聚酰亚胺层。然后用刻蚀方法将铜箔腐蚀出所需的引脚框架;再在聚酰亚胺层和铜层上制作出小孔,将金属填入铜图形的小孔内,制作出凸点(采用铜、金或镍等材料)。由这些凸点与芯片上的压焊块连接起来,再由铸塑技术加以包封。它的优点是由于不存在内引线高度问题因而封装厚度很薄,此外可获得很小的引脚节距(如0.5mm,0.25 mm)而有1000个以上的引脚等,但它的成
7、本较高,因而其应用受到限制。8、BGA 球栅阵列封装球栅阵列封装当 IC 的频率超过100MHz 时,传统封装方式可能会产生所谓的“Cross Talk”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。9、PGA 插针网格阵列封装插针网格阵列封装PGA (Pin Grid Array Package)芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针, 每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少,可以围成2-5圈。安装时,将芯片插入专门的 PGA 插座。为使 CPU 能够更方便地安装和拆卸,从486芯片开始,出现一种名为 ZIF 的 CPU 插座,专门
8、用来满足 PGA封装的 CPU 在安装和拆卸上的要求。ZIF(Zero Insertion Force Socket)是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起,CPU 就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处,利用插座本身的特殊结构生成的挤压力,将 CPU 的引脚与插座牢牢地接触,绝对不存在接触不良的问题。而拆卸 CPU 芯片只需将插座的扳手轻轻抬起,则压力解除,CPU 芯片即可轻松取出。 PGA 封装具有以下特点: 1.插拔操作更方便,可靠性高。2.可适应更高的频率。BGA 是近10年来兴起的新型封装技术。 PGA 封装表明外引出脚从底部引出比从边沿引出要优越, 因为它在不需要
9、缩小引脚节距的条件下可大幅度增加引脚数,引脚数的增加不会引起占用 PCB 板面积的增加。但 PGA 仍是插装式,它会影响多层 PCB 板的布线,因为 PGA 底部的 PCB 板面积被通孔所占用,PCB 板的布线必须绕道而过。采用表面安装技术的 BGA 是球焊阵列,不再采用针栅,因而它不仅保持了 PGA 引脚在底部引出的优点,而且通过将引出脚改为球形,进一步缩短了引脚的长度,并对信号传输的完整性带来好处。 另一个突出的优点是它的失效率比QFP要明显的低, 如1.5 mm节距时, 有225条球形引脚时的BGA,其失效率可低于0.5 ppm (part per million)。正是由于上述优点,预
10、计未来几年中 BGA 将会保持较高的增长率。BGA 封装的剖面示意图见图7。BGA 与 PCB 之间的连接装配示意图见图8。10、芯片尺寸封装芯片尺寸封装 CSP芯片尺寸封装 CSP (Chip Size Package)是近年来发展起来的一种新封装技术。它减小了芯片封装外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封装尺寸就有多大。 CSP 的定义为:封装周长等于或小于芯片裸片周长的1.2倍,或者封装面积小于裸片面积的1.5倍。因而 CSP 的封装效率(指硅片面积与封装后的总面积之比)比 QFP和 BGA 都要高。CSP 有一些不同的结构,如挠性基板的插入式、陶瓷刚性基板的插入式、面阵列凸焊点式和片上引脚式(1ead on chip)等。如 LOC,它与以往的封装结构不同,它不再将芯片先粘接在基板上,面是直接粘接在引脚框架上(即取消基板),这样可缩小封装侧面到芯片之间的距离(可缩小到0.4mm0.5 mm)。