元器件封装技术讲解

线路板厂商详解PCBA加工中9种常见元器件封装技术

封装质量的好坏将直接影响到芯片本身的性能以及与之相连的PCB的设计和制造。 因此，封装技术至关重要。

衡量一个芯片封装技术先进与否的一个重要指标就是芯片面积与封装面积之比。 该比率越接近 1 越好。

包装时要考虑的主要因素：

芯片面积与封装面积之比应接近1:1，以提高封装效率；

管脚尽量短，减少延时，管脚之间的距离尽量远，保证相互干扰，提高性能；

基于散热的要求，封装越薄越好。

封装大致经历了以下发展过程：

结构：TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP

材料：金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料

引脚形状：长引线直插→短引线或无引线安装→球形凸点

组装方式：通孔插入→表面组装→直接安装

具体封装形式如下：

1. SOP/SOIC封装

SOP是SMAll Outline Package的缩写，即小外形封装。

SOP封装技术于1968年至1969年由飞利浦公司研制成功，后逐渐衍生：

L SOJ，J-pin 小外形封装

L TSOP，薄型封装

L VSOP，非常小的封装

L SSOP，减少 SOP

L TSSOP，薄缩减 SOP

L SOT，小型晶体管

L SOIC，小型集成电路

2.DIP封装

DIP是“Double In line Package”的缩写，即双列直插封装。

插件封装的一种，管脚从封装的两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷。 DIP是最流行的插件封装，其应用范围包括标准逻辑IC、存储器LSI、微机电路等。

3.PLCC包

PLCC是英文“Plastic Lead chip Carrier”的缩写，即塑料封装J引线芯片封装。

PLCC封装为方形，32脚封装，四周都是引脚。 整体尺寸远小于DIP封装。 PLCC封装适用于采用SMT表面贴装技术在PCB上安装布线，具有体积小、可靠性高等优点。

4. TQFP封装

TQFP是英文“Thin Quad Flat Package”的缩写，即薄型塑封四方扁平封装。 四面扁平封装技术可以有效利用空间，从而降低对印刷电路板空间尺寸的要求。

由于降低了高度和体积，这种封装工艺非常适合需要高空间的应用，例如 PCMCIA 卡和网络设备。 几乎所有的ALTERA的CPLD/FPGA都有TQFP封装。

5. PQFP封装

PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写，即塑料封装四方扁平封装。

PQFP封装的芯片管脚间距很小，管脚很细。 一般大规模或超大规模集成电路均采用这种封装形式，引脚数一般在100个以上。

6.TSOP封装

TSOP是“Thin Small Outline Package”的缩写，即薄型小尺寸封装。 TSOP内存封装技术的一个典型特点是在封装芯片周围做引脚。 TSOP适用于采用SMT（表面贴装）技术在PCB上安装布线。

TSOP封装降低了寄生参数（大电流变化引起的输出电压扰动），适用于高频应用。 操作方便，可靠性高。

7.BGA封装

BGA是“Ball Grid Array Package”的缩写，即球栅阵列封装。 20世纪90年代，随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数量急剧增加，功耗也随之增加，对集成电路封装的要求也更加严格。 为了适应发展的需要，BGA封装已经应用到生产中。

采用BGA技术封装的内存，在相同体积的情况下，可以将内存容量提高两到三倍。 与TSOP相比，BGA体积更小，散热和电气性能更好。 BGA封装技术大大提高了每平方英寸的存储容量。 采用BGA封装技术的内存产品在同等容量下体积仅为TSOP封装的三分之一。 此外，与传统的TSOP封装相比，BGA封装具有更快、更有效的散热方式。

BGA封装的I/O端子以阵列形式呈圆形或柱状焊点分布在封装下方。 BGA技术的优势在于，虽然I/O管脚数量增加了，但管脚间距并没有减少，反而增加了，从而提高了组装成品率。 虽然增加了功耗，但BGA可以采用可控塌陷芯片法进行焊接，可以提高其电热性能。 与以往的封装技术相比，厚度和重量都有所降低； 减少寄生参数，信号传输延迟小，使用频率大大提高； 可共面焊接组装，可靠性高。

8.TinyBGA封装

说到BGA封装，就不得不提Kingmax的TinyBGA专利技术。 TinyBGA的英文全称是“Tiny Ball Grid”，是BGA封装技术的一个分支，于1998年8月由Kingmax研制成功。芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14，可增加 内存容量是同体积的2~3倍。 与TSOP封装产品相比，体积更小，散热和电气性能更好。

采用TinyBGA封装技术的内存产品在同等容量下体积仅为TSOP封装的1/3。 TSOP封装存储器的管脚是从芯片四周引出的，而TinyBGA是从芯片中央引出的。 这种方法有效地缩短了信号的传输距离。 信号传输线的长度仅为传统TSOP技术的1/4，因此信号衰减也有所降低。 这不仅大大提高了芯片的抗干扰和抗噪声能力，而且提高了电气性能。 TinyBGA封装芯片最高可以抵抗300MHz的外部频率，而传统的TSOP封装技术只能抵抗最高150MHz的外部频率。

TinyBGA封装的内存也更薄（封装高度小于0.8mm），从金属基板到散热器的有效散热路径只有0.36mm。 因此，TinyBGA内存具有更高的导热效率，非常适合长时间运行的系统，稳定性极佳。

9.QFP封装

QFP是“Quad Flat Package”的缩写，即小方形平面封装。 QFP封装多用于早期显卡，但很少有QFP封装速度超过4ns的显存。 因为技术和性能的问题，逐渐被TSOP-II和BGA取代。 QFP封装在颗粒周围有引脚，可以清晰识别。 四侧引脚扁平封装。 一种表面贴装封装，引脚从四边引出，呈海鸥翼（L）形。

基板分为陶瓷、金属和塑料三种。 从数量上看，塑料包装占绝大多数。 当没有特别指明材料时，大多数情况下使用塑料 QFP。 塑料QFP是最流行的多管脚LSI封装，它不仅用于微处理器、门显示器等数字逻辑LSI电路，也用于VTR信号处理、音频信号处理等模拟LSI电路。

插针中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等规格。 0.65mm中心距规格最大引脚数为304个。

以上就是PCBA加工中常见的9种元器件封装技术。