《热设计角度看常见元器件封装形式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热设计角度看常见元器件封装形式（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热设计角度看常见元器件封装形式当今电子设备的性能受到传统封装和互连技术的制约，系统延迟通常来自于延迟和封装 延迟，尤其是高端系统80%以上的系统延迟是由于封装延迟造成的。由此可见，电子封装 技术的重要性。热设计中需了解不同元器件封装的特点，有针对性地采取散热措施。半导体元器向多引脚、轻重量、小尺寸、高速度方向发展，主要封装形式的发展如下图。 器件封装最为直观地是从其外形或装配方式来区分，装配方式通孔插装型和表面贴装型。下 面分类介绍终端产品热设计中常见有源器件的封装形式电子元器件封装发展趋势1、插装元器件的封装形式1）、SIP封装SIP（single in-line package ）单列直插
2、式封装。引脚从封装一个侧面引出，排列成一条直线。 当装配到印刷基板上时封装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从2至23,多 数为定制产品。封装的形状各异。也有的把形状与ZIP相同的封装称为SIP。2）、DIP封装DIP（dual in-line package）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。引脚中心距2.54mm，引脚数从6到64。封装宽度通常为15.2mm。 有的把宽度为7.52mm和10.16mm的封装分别称为skinny DIP和slim DIP
3、（窄体型DIP）。 但多数情况下并不加区分，只简单地统称为DIP。另外，用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP也 称为 cerdip（见 cerdip）。3）、多引角的PGA封装PGA（pin grid array）陈列引脚封装。插装型封装之一，其底面的垂直引脚呈陈列状排列。 封装基材基本上都 采用多层陶瓷基板。在未专门表示出材料名称的情况下，多数为陶瓷 PGA，用于高速大规模逻辑LSI电路，成本较高。引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从64 到447左右。了为降低成本，封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。也有64256引 脚的塑料PGA。另外，还有一种引脚中心距为1.27mm的短引脚表面贴装型PG
4、A（碰焊PGA， 表面贴装型PGA）。2、表面贴装型1）、SOP小外形封装SOP （small out-line package），又称小外形集成电路（SOIC），相当于DIP的变形，即 将DIP的直插式引脚向外弯曲90度，就成了适于SMT的封装了，只是外形尺寸和重量比 DIP小得多。这类封装结构的引脚有两种不同的形式，一种具有翼形引脚，通常称为SOP； 另一种具有“形的引脚，引脚在封装的下面，称为SOJ。SOJS-SOP窄节距SOP引脚中心距小于1.27mm的SOP也称为SSOP ；TSOP 薄型 SOP装配高度不到1.27mm的SOP也称为TSOP。2)、多引角、小尺寸的BGA、QFP、P
5、LCC、QFN、CSP等a) BGA(ball grid array)球栅阵列封装在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配 LSI芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。引脚可超过200，是多引脚LSI用的一种 封装。封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如，引脚中心距为1.5mm的360 引脚BGA仅为31mm见方；而引脚中心距为0.5mm的304引脚QFP为40mm见方。而且 BGA不用担心QFP那样的引脚变形问题。该封装是美国Motorola公司开发的，首先在便携 式电话等设备中被采用，今后在美国有可能在个人计算机中普及。最初，BGA的引脚(
6、凸点) 中心距为1.5mm，引脚数为225，现在也有一些LSI厂家正在开发500引脚的BGA。因材 料或IC芯片连形式的不同常见的BGA封装形式如下：PBGA(Plastic BGA)塑料焊球阵列封装，基板一般为2-4层有机材料构成的多层板；CBGA(Ceramic BGA)陶瓷BGA，基板为陶瓷基板，是为解决PBGA吸潮而改进的 品种，PBGA的基板多是BT多层基板，而CBGA的基板是多层陶瓷基板；FCBGA(Filp Chip BGA)倒装芯片BGA，基板为硬质多层基板，通过倒装技术实现芯 片与BGA衬底的连接。TBGA(Tape BGA)载带球栅阵列，基板为带状软质的1-2层PCB电路板
7、。有一些PBGA封装为腔体结构，分为腔体朝上和腔体朝下两种。这种带腔体的PBGA 是为了增强其散热性能，称之为热增强型BGA，简称EBGA，有的也称之为CPBGA腔体 塑料焊球阵列。BGA封装b) 、QFP (quad flat package)四侧引脚扁平封装引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L )型，基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看，塑 料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时，多数情况为塑料QFP。塑料QFP是最普及 的多引脚LSI封装。不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑LSI电路，而且也用于VTR信 号处理、音响信号处理等模拟LSI电路。引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm
8、、0.5mm、 0.4mm、0.3mm等多种规格。0.65mm中心距规格中最多引脚数为304。日本电子机械工业 会对QFP在引脚中心距上不加区别，而是根据封装本体厚度分为QFP（2.0mm3.6mm厚）、 LQFP（1.4mm 厚）和 TQFP（1.0mm 厚）三种。QFP封装另外，有的LSI厂家把引脚中心距为0.5mm的QFP专门称为收缩型QFP或SQFP、VQFP。 但有的厂家把引脚中心距为0.65mm及0.4mm的QFP也称为SQFP，至使名称稍有一些混 乱。QFP的缺点是，当引脚中心距小于0.65mm时，引脚容易弯曲。为了防止引脚变形， 现已出现了几种改进的QFP品种。如封装的四个角带
9、有树指缓冲垫的BQFP；带树脂保护 环覆盖引脚前端的GQFP；在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹具里就 可进行测试的TPQFP。在逻辑LSI方面，不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP里。 引脚中心距最小为0.4mm、引脚数最多为348的产品也已问世。此外，也有用玻璃密封的 陶瓷QFP。c）、PLCC（plastic leaded chip carrier）带引线的塑料芯片载体。引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品，引脚中心距1.27mm，引脚数从 18到84。J形引脚不易变形，比QFP容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。PLCC与 LCC（也称QFN）相似。以
10、前，两者的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷。但现在已经出现 用陶瓷制作的J形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装（标记为塑料LCC、PCLP、P-LCC 等），已经无法分辨。为此，日本电子机械工业会于1988年决定，把从四侧引出J形引脚的 封装称为QFJ，把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN。PLCC封装d）、QFNQFN（quad flat non-leaded package）四侧无引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。现在多 称为LCC。QFN是日本电子机械工业会规定的名称。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。但是，当印刷基板与封装之间产生应力时， 在电
11、极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于作到QFP的引脚那样多，一般从14 到100左右。材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中 心距1.27mm。塑料QFN是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm夕卜，还有0.65mm和0.5mm两种。这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P -LCC 等。QFN封装e) 、CSP(Chip Scale Package)芯片级封装。CSP封装最新一代的内存芯片封装技术，其 技术性能又有了新的提升。CSP封装装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14,已经相 当接近1:1的理想情况，绝对尺寸也
12、仅有32平方毫米，约为普通的BGA的1/3,仅仅相当 于TSOP内存芯片面积的1/6。与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提 高三倍。CSP产品的主要特点：封装体尺寸小。CSP封装内存不但体积小，同时也更薄， 其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2毫米，大大提高了内存芯片在长时间运行后 的可靠性，线路阻抗显著减小，芯片速度也随之得到大幅度提高。无论从份额还是增长率来看，传统的DIP封装正在呈逐年萎缩的趋势，虽然SOP是目 前产量最多的封装类型，但是BGA和CSP的产量却增长最快，成为电子封装业的一个发展 趋势。f) 、其它新型封装形式如多芯片组件(MCM)、三维封装MCM
13、(multi-chip module)多芯片组件。将多块半导体裸芯片和其它片式元器件组装在一 块多层互连基板上的一种封装。根据基板材料分为多层印刷电路板型MCM (MCM-L)， 陶瓷基板型MCM (MCM-C)和薄膜型MCM (MCM-D)三大类。MCM-L是使用通常 的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。布线密度不怎么高，成本较低。MCM-C是用厚膜 技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件，与使用多层陶瓷基板的厚 膜混合IC类似。两者无明显差别。布线密度高于MCM-Lo MCM-D是用薄膜技术形成 多层布线，以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al作为基板的组件布线密度在三种组
14、件中是最高 的，但成本也高。在MCM的基础上，对于有限的面积，电子组装必然在二维组装的基础上向Z方向发 民，这就是所谓的三维(3D)封装技术，是实现系统组装的有效手段。在材料介质方面，使用的包装材料包括金属、陶瓷、塑料等，金属封装所占的市场份额 已经越来越少，少量产品用于特殊性能要求的军事或航空航天技术中。陶瓷封装是继金属封 装后发展起来的一种封装形式，在航空航天、军事及许多大型计算机方面都有广泛的应用占 据了约10%左右的封装市场，陶瓷封装主要应用于一些高端产品中。塑料封装自70年代以 来发展迅猛，已占据了 90%以上的封装份额，而且这个份额还在不断的上升。.参考文献电子制造与封装电子工业出版社杜中一 2010
