知识点滴 - 芯片主要封装类型介绍

芯片封装，简单点来讲就是把Foundry生产出来的集成电路裸片（Die）放到一块起承载作用的基板上，再把管脚引出来，然后固定包装成为一个整体。它可以起到保护芯片的作用，相当于是芯片的外壳，不仅能固定、密封芯片，还能增强其电热性能。

 

元件封装起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。同时，通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。

芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。而且封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装的好坏，直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB设计和制造，所以封装技术对CPU和其他LSI集成电路而言，非常重要。

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是：芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。

封装时主要考虑的因素：

芯片面积与封装面积之比，为提高封装效率，尽量接近1:1。

引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能。

基于散热的要求，封装越薄越好。

封装大致经过了如下发展进程：

结构方面：TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP。

材料方面：金属、陶瓷、塑料。

引脚形状：长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点。

装配方式：通孔插装→表面组装→直接安装。

封装的类型，大致可以分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种。

从结构方面，封装经历了最早期的晶体管TO（如TO-89、TO92）封装发展到了双列直插封装，随后由PHILIP公司开发出了SOP小外型封装，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、 SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。

从材料介质方面，包括金属、陶瓷、塑料，很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。

以下为市面主流封装类型：

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DIP封装：

双列直插封装（英语：dual in-line package） 也称为DIP封装或DIP包装，简称为DIP或DIL，是一种集成电路的封装方式，集成电路的外形为长方形，在其两侧则有两排平行的金属引脚，称为排针。DIP包装的元件可以焊接在印刷电路板电镀的贯穿孔中，或是插入在DIP插座（socket）上。

DIP包装的元件一般会简称为DIPn，其中n是引脚的个数，例如十四针的集成电路即称为DIP14。

DIP的引脚节距较大（为2.54mm），占用PCB板较多的控件，为此出现了SHDIP和SKDIP等改进形式，减小引脚节距和缩小体积上做了改进。但DIP的最大引脚数难以提高，最大64。

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PQFP封装(Plastic Quad Flat Package，塑料方块平面封装)是一种芯片封装形式。PQFP封装的芯片的四周均有引脚，其引脚总数一般都在100以上，而且引脚之间距离很小，管脚也很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式。

用这种形式封装的芯片必须采用SMT(Surface Mount Technology，表面组装技术)将芯片边上的引脚与主板焊接起来。采用SMT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。PQFP封装适用于SMT表面安装技术在PCB上安装布线，适合高频使用，它具有操作方便、可靠性高、工艺成熟、价格低廉等优点。

但是，PQFP封装的缺点也很明显，由于芯片边长有限，使得PQFP封装方式的引脚数量无法增加，从而限制了图形加速芯片的发展。平行针脚也是阻碍PQFP封装继续发展的绊脚石，由于平行针脚在传输高频信号时会产生一定的电容，进而产生高频的噪声信号，再加上长长的针脚很容易吸收这种干扰噪音，就如同收音机的天线一样，几百根“天线”之间互相干扰，使得PQFP封装的芯片很难工作在较高频率下。此外，PQFP封装的芯片面积/封装面积比过小，也限制了PQFP封装的发展。90年代后期，随着BGA技术的不断成熟，PQFP终于被市场淘汰。

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QFN封装

QFN（Quad Flat No-leads Package，方形扁平无引脚封装），表面贴装型封装之一。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，在电极接触处就不能得到缓解。因此电 极触点 难于做到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。

QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘用来导热，围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连结的导电焊盘。

XQFN16, plastic, extremely thin quad flat package; no leads; 16 terminals; 0.4 mm pitch, 2.6 mm x 1.8 mm x 0.5 mm body.

Pitch纯粹是指板面两“单元”其中心间之距离，PCB业美式表达常用mil-pitch，即指两焊垫中心线跨距mil而言。中距Pitch与间距Spacing不同，后者通常是指两导体间“隔离板面”。

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BGA封装

球栅阵列封装，简称BGA(Ball Grid Array Package)。

BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率。

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PGA封装，英文全称为(Pin Grid Array Package)，中文含义叫插针网格阵列封装技术，由这种技术封装的芯片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，根据管脚数目的多少，可以围成2～5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。