元件封裝工藝流程

封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進(jìn)程: 封裝 PCB元件封裝

結(jié)構(gòu)方面:TO->DIP->PLCC->QFP->BGA ->CSP;

材料方面:金屬、陶瓷->陶瓷、塑料->塑料;

引腳形狀:長引線直插->短引線或無引線貼裝->球狀凸點(diǎn);

裝配方式:通孔插裝->表面組裝->直接安裝

封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面，封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO(如TO-89、TO92)封裝發(fā)展到了雙列直插封裝，隨后由PHILIP公司開發(fā)出了SOP小外型封裝，以 后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、 SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。從材料介質(zhì)方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。

元件封裝(Footprint)或稱為元件外形名稱，其功能是提供電路板設(shè)計(jì)用，換言之，元件封裝就是電路板的元件。

由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。

衡量一個芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。封裝時主要考慮的因素:

1、 芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近1:1;

2、 引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾，提高性能;

3、 基于散熱的要求，封裝越薄越好。

具體的封裝形式

1、 SOP/SOIC封裝

SOP是英文Small Outline Package的縮寫，即小外形封裝。SOP封裝技術(shù)由1968~1969年菲利浦公司開發(fā)成功，以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。

2、 DIP封裝

DIP是英文 Double In-line

Package的縮寫，即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC，存貯器LSI，微機(jī)電路等。

3、 PLCC封裝

PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier的縮寫，即塑封J引線芯片封裝。PLCC封裝方式，外形呈正方形，32腳封裝，四周都有管腳，外形尺寸比DIP封裝小得多。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線，具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

4、 TQFP封裝

TQFP是英文thin quad flat package的縮寫，即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間，從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積，這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應(yīng)用，如PCMCIA 卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有 TQFP 封裝。

5、 PQFP封裝

PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的縮寫，即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。

6、 TSOP封裝

TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫，即薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，TSOP適合用SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))在PCB(印制電路板)上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動)減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。

7、 BGA封裝

BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫，即球柵陣列封裝。20世紀(jì)90年代隨著技術(shù)的進(jìn)步，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。

采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小的體積，更好的散熱性能和電性能。BGA 封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲量有了很大提升，采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下，體積只有TSOP封裝的三分之一;另外，與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比，BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。

BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面，BGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是I/O引腳數(shù)雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了，從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少;寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接，可靠性高。

說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術(shù)，TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid

Array(小型球柵陣列封裝)，屬于是BGA封裝技術(shù)的一個分支。是Kingmax公司于1998年8月開發(fā)成功的，其芯片面積與封裝面積之比不小于 1:1.14，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2~3倍，與TSOP封裝產(chǎn)品相比，其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。

采用TinyBGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3。TSOP封裝內(nèi)存的引腳是由芯片四周引出的，而TinyBGA則是由芯片中心方向引出。這種方式有效地縮短了信號的傳導(dǎo)距離，信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4，因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾、抗噪性能，而且提高了電性能。采用TinyBGA封裝芯片可抗高達(dá)300MHz的外頻，而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術(shù)最高只可抗150MHz的外頻。

TinyBGA封裝的內(nèi)存其厚度也更薄(封裝高度小于0.8mm)，從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此，TinyBGA內(nèi)存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率，非常適用于長時間運(yùn)行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性極佳。

QFP是Quad Flat Package的縮寫，是"小型方塊平面封裝"的意思。QFP封裝在早期的顯卡上使用的比較頻繁，但少有速度在4ns以上的QFP封裝顯存，因?yàn)楣に嚭托阅艿膯栴}，已經(jīng)逐漸被TSOP-II和BGA所取代。QFP封裝在顆粒四周都帶有針腳，識別起來相當(dāng)明顯。

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QFP(quad flat package)

四側(cè)引腳扁平封裝。表面貼裝型封裝之一，引腳從四個側(cè)面引出呈海鷗翼(L)型?；挠?陶 瓷、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看，塑料封裝占絕大部分。當(dāng)沒有特別表示出材料時， 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，門陳列等數(shù)字 邏輯LSI 電路，而且也用于VTR 信號處理、音響信號處理等模擬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。0.65mm 中心距規(guī)格中最多引腳數(shù)為304。

japon將引腳中心距小于0.65mm 的QFP 稱為QFP(FP)。但japon電子機(jī)械工業(yè)會對QFP 的外形規(guī)格進(jìn)行了重新評價。在引腳中心距上不加區(qū)別，而是根據(jù)封裝本體厚度分為 QFP(2.0mm~3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三種。

另外，有的LSI 廠家把引腳中心距為0.5mm 的QFP 專門稱為收縮型QFP 或SQFP、VQFP。 但有的廠家把引腳中心距為0.65mm 及0.4mm 的QFP 也稱為SQFP，至使名稱稍有一些混亂 。 QFP 的缺點(diǎn)是，當(dāng)引腳中心距小于0.65mm 時，引腳容易彎曲。為了防止引腳變形，現(xiàn)已 出現(xiàn)了幾種改進(jìn)的QFP 品種。如封裝的四個角帶有樹指緩沖墊的BQFP(見BQFP);帶樹脂 保護(hù) 環(huán)覆蓋引腳前端的GQFP(見GQFP);在封裝本體里設(shè)置測試凸點(diǎn)、放在防止引腳變形的專 用夾 具里就可進(jìn)行測試的TPQFP(見TPQFP)。 在邏輯LSI 方面，不少開發(fā)品和高可靠品都封裝在多層陶瓷QFP 里。引腳中心距最小為 0.4mm、引腳數(shù)最多為348 的產(chǎn)品也已問世。此外，也有用玻璃密封的陶瓷QFP(見Gerqa d)。

零件封裝是指實(shí)際零件焊接到電路板時所指示的外觀和焊點(diǎn)的位置。是純粹的空間概念.因此不同的元件可共用同一零件封裝，同種元件也可有不同的零件封裝。像電阻，有傳統(tǒng)的針插式，這種元件體積較大，電路板必須鉆孔才能安置元件，完成鉆孔后，插入元件，再過錫爐或噴錫(也可手焊)，成本較高，較新的設(shè)計(jì)都是采用體積小的表面貼片式元件(SMD)這種元件不必鉆孔，用鋼膜將半熔狀錫膏倒入電路板，再把SMD元件放上，即可焊接在電路板上了。

關(guān)于零件封裝我們在前面說過，除了DEVICE。LIB庫中的元件外，其它庫的元件都已經(jīng)有了固定的元件封裝，這是因?yàn)檫@個庫中的元件都有多種形式:以晶體管為例說明一下:晶體管是我們常用的的元件之一，在DEVICE。LIB庫中，簡簡單單的只有NPN與PNP之分，但實(shí)際上，如果它是NPN的2N3055那它有可能是鐵殼子的TO-3，如果它是NPN的2N3054，則有可能是鐵殼的TO-66或TO-5，而學(xué)用的CS9013，有TO-92A，TO-92B，還有TO-5，TO-46，TO-52等等，千變?nèi)f化。還有一個就是電阻，在DEVICE庫中，它也是簡單地把它們稱為RES1和RES2，不管它是100Ω還是470KΩ都一樣，對電路板而言，它與歐姆數(shù)根本不相關(guān)，完全是按該電阻的功率數(shù)來決定的我們選用的1/4W和甚至1/2W的電阻，都可以用AXIAL0.3元件封裝，而功率數(shù)大一點(diǎn)的話，可用AXIAL0.4,AXIAL0.5等等?，F(xiàn)將常用的元件封裝整理如下:電阻類及無極性雙端元件 AXIAL0.3-AXIAL1.0無極性電容 RAD0.1-RAD0.4有極性電容 RB.2/.4-RB.5/1.0二極管 DIODE0.4及 DIODE0.7.