引線比較少的小規(guī)模集成電路大多采用這種小型封裝。SO封裝又分為幾種,芯片寬度小于0.15in,電極引腳數(shù)目比較少的(一般在8~40腳之間),叫做SOP封裝;芯片寬度在0.25in以上,電極引腳數(shù)目在44以上的,叫做SOL封裝,這種芯片常見(jiàn)于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM);芯片寬度在0.6in以上,電極引腳數(shù)目在44以上的,叫做SOW封裝,這種芯片常見(jiàn)于可編程存儲(chǔ)器(E2PROM)。有些SOP封裝采用小型化或薄型化封裝,分別叫做SSOP封裝和TSOP封裝。大多數(shù)SO封裝的引腳采用翼形電極,也有一些存儲(chǔ)器采用J形電極(稱(chēng)為SOJ),有利于在插座上擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。SO封裝的引腳間距有1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm幾種。
QFP(Quad Flat Package)為四側(cè)引腳扁平封裝,是表面組裝集成電路主要封裝形式之一,引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈翼(L)形?;挠刑沾?、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看,塑料封裝占絕大部分。當(dāng)沒(méi)有特別表示出材料時(shí),多數(shù)情況為塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引腳LSI封裝,不僅用于微處理器、門(mén)陣列等數(shù)字邏輯LSI電路,而且也用于VTR信號(hào)處理、音響信號(hào)處理等模擬LSI電路。引腳中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多種規(guī)格,引腳間距最小極限是0.3mm,最大是1.27mm。0.65mm中心距規(guī)格中最多引腳數(shù)為304。
為了防止引腳變形,現(xiàn)已出現(xiàn)了幾種改進(jìn)的QFP品種。如封裝的四個(gè)角帶有樹(shù)脂緩沖墊(角耳)的BQFP,它在封裝本體的四個(gè)角設(shè)置突起,以防止在運(yùn)送或操作過(guò)程中引腳發(fā)生彎曲變形。
PLCC是集成電路的有引腳塑封芯片載體封裝,它的引腳向內(nèi)鉤回,叫做鉤形(J形)電極,電極引腳數(shù)目為16~84個(gè),問(wèn)距為1.27mm。PLCC封裝的集成電路大多是可編程的存儲(chǔ)器。芯片可以安裝在專(zhuān)用的插座上,容易取下來(lái)對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫(xiě);為了減少插座的成本,PLCC芯片也可以直接焊接在電路板上,但用手工焊接比較困難。PLCC的外形有方形和矩形兩種,方形的稱(chēng)為 JEDEC MO-047,引腳有20~124條;矩形的稱(chēng)為 JEDEC MO--052,引腳有18~32條。
LCCC是陶瓷芯片載體封裝的SMD集成電路中沒(méi)有引腳的一種封裝;芯片被封裝在陶瓷載體上,外形有正方形和矩形兩種,無(wú)引線的電極焊端排列在封裝底面上的四邊,電極數(shù)目正方形分別為16、20、24、28、44、52、68、84、100、124和156個(gè),矩形分別為18、22、28和32個(gè)。引腳間距有1.0mm和1.27mm兩種。
LCCC引出端子的特點(diǎn)是在陶瓷外殼側(cè)面有類(lèi)似城堡狀的金屬化凹槽和外殼底面鍍金電極相連,提供了較短的信號(hào)通路,電感和電容損耗較低,可用于高頻工作狀態(tài),如微處理器單元、門(mén)陣列和存儲(chǔ)器。
LCCC集成電路的芯片是全密封的,可靠性高,但價(jià)格高,主要用于軍用產(chǎn)品中,并且必須考慮器件與電路板之間的熱膨脹系數(shù)是否一致的問(wèn)題。
PQFN是一種無(wú)引腳封裝,呈正方形或矩形,封裝底部中央位置有一個(gè)大面積裸露焊盤(pán),提高了散熱性能。圍繞大焊盤(pán)的封裝外圍四周有實(shí)現(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊盤(pán)。由于PQFN封裝不像SOP、QFP等具有翼形引腳,其內(nèi)部引腳與焊盤(pán)之間的導(dǎo)電路徑短,自感系數(shù)及封裝體內(nèi)的布線電阻很低,所以它能提供良好的電性能。由于PQFN具有良好的電性能和熱性能,體積小、質(zhì)量小,因此已經(jīng)成為許多新應(yīng)用的理想選擇。PQFN非常適合應(yīng)用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA、DV、智能卡及其他便攜式電子設(shè)備等高密度產(chǎn)品中。
BGA封裝即球柵陣列封裝,它將原來(lái)器件PccQFP封裝的J形或翼形電極引腳改成球形引腳,把從器件本體四周“單線性”順序引出的電極變成本體底面之下“全平面”式的格柵陣排列。這樣,既可以疏散引腳間距,又能夠增加引腳數(shù)目。焊球陣列在器件底面可以呈完全分布或部分分布。
BGA方式能夠顯著地縮小芯片的封裝表面積:假設(shè)某個(gè)大規(guī)模集成電路有400個(gè)I/O電極引腳,同樣取引腳的間距為1.27mm,則正方形QFP芯片每邊100條引腳,邊長(zhǎng)至少達(dá)到127mm,芯片的表面積要在160cm2上;而正方形BGA芯片的電極引腳按20×20的行列均勻排布在芯片的下面,邊長(zhǎng)只需25.4mm,芯片的表面積還不到7cm2。可見(jiàn),相同功能的大規(guī)模集成電路,BGA封裝的尺寸比QFP的要小得多,有利于在PCB上提高裝配的密度。
從裝配焊接的角度看,BGA芯片的貼裝公差為0.3mm,比QFP芯片的貼裝精度要求0.08mm低得多。這就使BGA芯片的貼裝可靠性顯著提高,工藝失誤率大幅度下降,用普通多功能貼片機(jī)和回流焊設(shè)備就能基本滿(mǎn)足組裝要求。
采用BGA芯片使產(chǎn)品的平均線路長(zhǎng)度縮短,改善了電路的頻率響應(yīng)和其他電氣性能。
用再流焊設(shè)備焊接時(shí),錫球的高度表面張力導(dǎo)致芯片的自校準(zhǔn)效應(yīng)(也叫“自對(duì)中”或“自定位”效應(yīng)),提高了裝配焊接的質(zhì)量。
正因?yàn)锽GA封裝有比較明顯的優(yōu)越性,所以大規(guī)模集成電路的BGA品種也在迅速多樣化?,F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)很多種形式,如陶瓷BGA(CBGA)、塑料BGA(PBGA)及微型BGA(Micro-BGA、μBGA或CSP)等,前兩者的主要區(qū)分在于封裝的基底材料,如CBGA采用陶瓷,PBGA采用BT樹(shù)脂;而后者是指那些封裝尺寸與芯片尺寸比較接近的微型集成電路。
目前可以見(jiàn)到的一般BGA芯片,焊球間距有1.5mm、1.27mm和1.0mm三種;而μBGA芯片的焊球間距有0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm和0.3mm多種
CSP的全稱(chēng)為 Chip Scale Package,為芯片尺寸級(jí)封裝的意思。它是BGA進(jìn)一步微型化的產(chǎn)物,做到裸芯片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長(zhǎng)不大于芯片長(zhǎng)度的1.2倍,IC面積只比晶粒(Die)大不超過(guò)1.4倍。CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積之比超過(guò)1:1.14,已經(jīng)非常接近于1:1的理想情況。
在相同的芯片面積下,CSP所能達(dá)到的引腳數(shù)明顯地要比TSOP、BGA引腳數(shù)多得多。TSOP最多為304根引腳,BGA的引腳極限能達(dá)到600根,而CSP理論上可以達(dá)到1000根。由于如此高度集成的特性,芯片到引腳的距離大大縮短了,線路的阻抗顯著減小,信號(hào)的衰減和干擾大幅降低。CSP封裝也非常薄,金屬基板到散熱體的最有效散熱路徑僅有0.2mm,提升了芯片的散熱能力。
目前的CSP還主要用于少I(mǎi)/O端數(shù)集成電路的封裝,如計(jì)算機(jī)內(nèi)存條和便攜電子產(chǎn)品。未來(lái)則將大量應(yīng)用在信息家電(IA)、數(shù)字電視(DTV)、電子書(shū)(E-Book)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WLAN/GigabitEthernet、ADSL等新興產(chǎn)品中。
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