元件的封装 - PCB资源网

自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处理器芯片以采，在20多年时间内，CPU从Intel4004,80286,80386,80486发展到Pentium和Pentium4从4位、8位、16位,32位发展到64位。CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上。半导体制造技术的规模由SSI,MSI,LSI,VLSI达到ULSI。封装的输入/输出（I/0）引脚从几十根，渐增加到几百根，在今后的10年内可能达两千根。这一切是一个翻天覆地的变化。

所谓元件的封装，是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，具有实际的电子元件或集成电路的外型尺寸、管脚排列方式、管脚直径、管脚间距等参数，它是使实际元件引脚与印制电路板上的焊盘保持一致的依据。它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁———芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。不同的元件可能有相同的封装，相同的元件可能有不同的封装。所以在设计印制电路板时，不仅要知道元件的名称、型号，还要知道元件的封装。

芯片的元件的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP,OFP,PGA,BGA到CSP, 再到MCM，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。

二、插针式封装和表贴式封装
元件的封装分为插针式封装和表面粘贴式（SMT）封装两大类。
插针式封装与表面粘贴式封装相比体积稍大，在印制电路板上所占的面积也大一些，但是元件焊接方式上比较灵活，既可以手工焊接也可以使用设备自动焊接。

表面粘贴封装在印制电路板上所占的空间和面积都比较小，但是手工焊接比较困难，元器件的更换也有一定难度。

1 插针式封装
插针式封装元件的PCB封装外观如图1-11所示。插针式封装元件在往电路板上安装时，先要将元件的引脚插过焊盘导孔，然后用焊锡进行焊接，所以为插针式元件设计焊盘（Pad）时应将焊盘属性设置为MultiLayer（多层），如图1-12所示。

2 表面粘贴式封装
表面粘贴式封装（SMT）元件的PCB封装外观如图1-13所示。在印制电路板上安装时，其引脚与印制电路板的连接只限电路板表面层的焊盘，也就是顶层（Top Layer）或底层（Bottom Layer），其焊盘的板层属性必须为单一表面：顶层（Top Layer）或底层（Bottom Layer），如图1-14所示。

三、芯片的封装种类
芯片封装还可以根据其他的方法进行分类，比如我们常用的封装形式有：双列直插封装、芯片载体封装、球栅阵列封装等。

1 双列直插封装
简称DIP（Dual In-line Package），如图1-15所示。

DIP 封装结构具有以下特点：
1 适合PCB的穿孔安装。
2 比TO型封装易于对PCB布线。
3 操作方便。

2 操作方便。
DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP、单层陶瓷双列直插式DIP、引线框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式、塑料包封结构式、陶瓷低熔玻璃封装式）。

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。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装（PDIP）的CPU为例，其芯片面积-封装面积=3x3/15.24x50=1:86,离! 相差很远。不难看出，这种封装尺寸远比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。

2 芯片载体封装
简称为OFP（Quad Flat Package），如图1-16所示。

QFP 封装结构的特点是：
1 适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。
2 封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用。
3 操作方便。
4 可靠性高。

! 可靠性高。
其中有陶瓷无引线芯片载体LCC（Leadless CeramicChip Camier）、塑料有引线芯片载体PLCC（Plastic Leaded Chip Camier）、小尺寸封装SOP（Small Outline Package）、塑料4边引出扁平封装PQFP（Plastic QuadFiat Package）

以0.5mm焊区中心距，208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例，外形尺寸28x28mm，芯片尺寸10x10mm，则芯片面积- 封装面积=10x10/28x28=1:7.8，由此可见78& 比DIP的封装尺寸大大减小。

02 球栅阵列封装
简称BGA（Ball Grid Array Package），如图1-17所示。
BGA一出现便成为CPU南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有：

1 I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于OFP，从而提高了组装成品率。
2 虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，简称-. 焊接，从而可以改善它的电热性能。
3 厚度比QFP减少1/2以上，重量减轻3/4以上。
4 寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高。
5 组装可用共面焊接，可靠性高。
6 BGA封装仍与QFP一样，占用基板面积过大。

此外，还有PGA（如图1-18所示），CSP等封装形式，这里就不一一介绍了。