封装.docx

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封装

封装

（电路集成术语）

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封装，Package，是把集成电路装配为芯片最终产品的过程，简单地说，就是把Foundry生产出来的集成电路裸片（Die）放在一块起到承载作用的基板上，把管脚引出来，然后固定包装成为一个整体。

作为动词，“封装”强调的是安放、固定、密封、引线的过程和动作；作为名词，“封装”主要关注封装的形式、类别，基底和外壳、引线的材料，强调其保护芯片、增强电热性能、方便整机装配的重要作用。

目的

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封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便于其它器件连接。

封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。

它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还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。

因为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。

另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。

由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。

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。

封装封装过程

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因为从工厂出来的是一块块从晶圆上划下来的硅片，如果不进行封装，既不方便运输、保管，也不方便焊接、使用，而且一直暴露在外界会受到空气中的杂质和水分以及射线的影响，造成损伤从而导致电路失效或性能下降。

以“双列直插式封装”（DualIn-linePackage，DIP）为例，下图简单示意出其封装的过程。

晶圆上划出的裸片（Die），经过测试合格后，将其紧贴安放在起承托固定作用的基底上（基底上还有一层散热良好的材料），再用多根金属线把Die上的金属接触点（Pad，焊盘）跟外部的管脚通过焊接连接起来，然后埋入树脂，用塑料管壳密封起来，形成芯片整体。

集成电路封装示意图

封装因素

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1、芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1：

1；

2、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；

3、基于散热的要求，封装越薄越好。

封装主要分为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。

发展进程

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结构方面：

TO－>DIP－>PLCC－>QFP－>BGA－>CSP；

材料方面：

金属、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料；

引脚形状：

长引线直插－>短引线或无引线贴装－>球状凸点；

装配方式：

通孔插装－>表面组装－>直接安装

封装具体形式

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封装封装形式（1—5）

1、BGA（ballgridarray）

球形触点阵列，表面贴装型封装之一。

在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以

代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。

也称为凸

点陈列载体（PAC）。

引脚可超过200，是多引脚LSI用的一种封装。

封装本体也可做得比QFP（四侧引脚扁平封装）小。

例如，引脚中心距为1.5mm的360引脚

BGA仅为31mm见方；而引脚中心距为0.5mm的304引脚QFP为40mm见方。

而且BGA不

用担心QFP那样的引脚变形问题。

该封装是美国Motorola公司开发的，首先在便携式电话等设备中被采用，今后在美国有可

能在个人计算机中普及。

最初，BGA的引脚（凸点）中心距为1.5mm，引脚数为225。

也有

一些LSI厂家正在开发500引脚的BGA。

BGA的问题是回流焊后的外观检查。

不清楚是否有效的外观检查方法。

有的认为，

由于焊接的中心距较大，连接可以看作是稳定的，只能通过功能检查来处理。

美国Motorola公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC，而把灌封方法密封的封装称为

GPAC（见OMPAC和GPAC）。

2、BQFP（quadflatpackagewithbumper）

带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。

QFP封装之一，在封装本体的四个角设置突起（缓冲垫）以

防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。

美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC等电路中采用

此封装。

引脚中心距0.635mm，引脚数从84到196左右（见QFP）。

3、碰焊PGA（buttjointpingridarray）

表面贴装型PGA的别称（见表面贴装型PGA）。

4、C－（ceramic）

表示陶瓷封装的记号。

例如，CDIP表示的是陶瓷DIP。

是在实际中经常使用的记号。

5、Cerdip

用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于ECLRAM，DSP（数字信号处理器）等电路。

带有

玻璃窗口的Cerdip用于紫外线擦除型EPROM以及内部带有EPROM的微机电路等。

引脚中心

距2.54mm，引脚数从8到42。

在日本，此封装表示为DIP－G（G即玻璃密封的意思）。

封装形式（6—10）

6、Cerquad

表面贴装型封装之一，即用下密封的陶瓷QFP，用于封装DSP等的逻辑LSI电路。

带有窗

口的Cerquad用于封装EPROM电路。

散热性比塑料QFP好，在自然空冷条件下可容许1.5～

2W的功率。

但封装成本比塑料QFP高3～5倍。

引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、

0.4mm等多种规格。

引脚数从32到368。

7、CLCC（ceramicleadedchipcarrier）

带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形。

带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM以及带有EPROM的微机电路等。

此封装也称为

QFJ、QFJ－G（见QFJ）。

8、COB（chiponboard）

板上芯片封装，是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基

板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆

盖以确保可靠性。

虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB和倒片

焊技术。

9、DFP（dualflatpackage）

双侧引脚扁平封装。

是SOP的别称（见SOP）。

以前曾有此称法，已基本上不用。

10、DIC（dualin-lineceramicpackage）

陶瓷DIP（含玻璃密封）的别称（见DIP）.

封装封装形式（11—15）

11、DIL（dualin-line）

DIP的别称（见DIP）。

欧洲半导体厂家多用此名称。

12、DIP（dualin-linepackage）

双列直插式封装。

插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。

DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。

引脚中心距2.54mm，引脚数从6到64。

封装宽度通常为15.2mm。

有的把宽度为7.52mm

和10.16mm的封装分别称为skinnyDIP和slimDIP（窄体型DIP）。

但多数情况下并不加区分，

只简单地统称为DIP。

另外，用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP也称为cerdip（见cerdip）。

13、DSO（dualsmallout-lint）

双侧引脚小外形封装。

SOP的别称（见SOP）。

部分半导体厂家采用此名称。

14、DICP（dualtapecarrierpackage）

双侧引脚带载封装。

TCP（带载封装）之一。

引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。

由于利

用的是TAB（自动带载焊接）技术，封装外形非常薄。

常用于液晶显示驱动LSI，但多数为定制品。

另外，0.5mm厚的存储器LSI簿形封装正处于开发阶段。

在日本，按照EIAJ（日本电子机械工

业）会标准规定，将DICP命名为DTP。

15、DIP（dualtapecarrierpackage）

同上。

日本电子机械工业会标准对DTCP的命名（见DTCP）。

封装封装形式（16—20）

16、FP（flatpackage）

扁平封装。

表面贴装型封装之一。

QFP或SOP（见QFP和SOP）的别称。

部分半导体厂家采

用此名称。

17、flip-chip

倒焊芯片。

裸芯片封装技术之一，在LSI芯片的电极区制作好金属凸点，然后把金属凸点

与印刷基板上的电极区进行压焊连接。

封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。

是所有封装技

术中体积最小、最薄的一种。

但如果基板的热膨胀系数与LSI芯片不同，就会在接合处产生反应，从而影响连接的可靠

性。

因此必须用树脂来加固LSI芯片，并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。

18、FQFP（finepitchquadflatpackage）

小引脚中心距QFP。

通常指引脚中心距小于0.65mm的QFP（见QFP）。

部分导导体厂家采

用此名称。

19、CPAC（globetoppadarraycarrier）

美国Motorola公司对BGA的别称（见BGA）。

20、CQFP（quadfiatpackagewithguardring）

带保护环的四侧引脚扁平封装。

塑料QFP之一，引脚用树脂保护环掩蔽，以防止弯曲变形。

在把LSI组装在印刷基板上之前，从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状（L形状）。

这种封装

在美国Motorola公司已批量生产。

引脚中心距0.5mm，引脚数最多为208左右。

封装形式（21—25）

21、H-（withheatsink）

表示带散热器的标记。

例如，HSOP表示带散热器的SOP。

22、pingridarray（surfacemounttype）

表面贴装型PGA。

通常PGA为插装型封装，引脚长约3.4mm。

表面贴装型PGA在封装的

底面有陈列状的引脚，其长度从1.5mm到2.0mm。

贴装采用与印刷基板碰焊的方法，因而也称

为碰焊PGA。

因为引脚中心距只有1.27mm，比插装型PGA小一半，所以封装本体可制作得不

怎么大，而引脚数比插装型多（250～528），是大规模逻辑LSI用的封装。

封装的基材有多层陶

瓷基板和玻璃环氧树脂印刷基数。

以多层陶瓷基材制作封装已经实用化。

23、JLCC（J-leadedchipcarrier）

J形引脚芯片载体。

指带窗口CLCC和带窗口的陶瓷QFJ的别称（见CLCC和QFJ）。

部分半

导体厂家采用的名称。

24、LCC（Leadlesschipcarrier）

无引脚芯片载体。

指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。

是高

速和高频IC用封装，也称为陶瓷QFN或QFN－C（见QFN）。

25、LGA（landgridarray）

触点陈列封装。

即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。

装配时插入插座即可。

现已

实用的有227触点（1.27mm中心距）和447触点（2.54mm中心距）的陶瓷LGA，应用于高速逻辑

LSI电路。

LGA与QFP相比，能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。

另外，由于引线的阻抗

小，对于高速LSI是很适用的。

但由于插座制作复杂，成本高，基本上不怎么使用。

预计

今后对其需求会有所增加。

封装封装形式（26—30）

26、LOC（leadonchip）

芯片上引线封装。

LSI封装技术之一，引线框架的前端处于芯片上方的一种结构，芯片的

中心附近制作有凸焊点，用引线缝合进行电气连接。

与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的

结构相比，在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm左右宽度。

27、LQFP（lowprofilequadflatpackage）

薄型QFP。

指封装本体厚度为1.4mm的QFP，是日本电子机械工业会根据制定的新QFP

外形规格所用的名称。

28、L－QUAD

陶瓷QFP之一。

封装基板用氮化铝，基导热率比氧化铝高7～8倍，具有较好的散热性。

封装的框架用氧化铝，芯片用灌封法密封，从而抑制了成本。

是为逻辑LSI开发的一种封装，

在自然空冷条件下可容许W3的功率。

现已开发出了208引脚（0.5mm中心距）和160引脚（0.65mm

中心距）的LSI逻辑用封装，并于1993年10月开始投入批量生产。

29、MCM（multi-chipmodule）

多芯片组件。

将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。

根据基板材料可分

为MCM－L，MCM－C和MCM－D三大类。

MCM－L是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。

布线密度不怎么高，成本较低。

MCM－C是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷（氧化铝或玻璃陶瓷）作为基板的组件，与使

用多层陶瓷基板的厚膜混合IC类似。

两者无明显差别。

布线密度高于MCM－L。

MCM－D是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷（氧化铝或氮化铝）或Si、Al作为基板的组件。

布线密谋在三种组件中是最高的，但成本也高。

30、MFP（miniflatpackage）

小形扁平封装。

塑料SOP或SSOP的别称（见SOP和SSOP）。

部分半导体厂家采用的名称。

封装封装形式（31—35）

31、MQFP（metricquadflatpackage）

按照JEDEC（美国联合电子设备委员会）标准对QFP进行的一种分类。

指引脚中心距为

0.65mm、本体厚度为3.8mm～2.0mm的标准QFP（见QFP）。

32、MQUAD（metalquad）

美国Olin公司开发的一种QFP封装。

基板与封盖均采用铝材，用粘合剂密封。

在自然空冷

条件下可容许2.5W～2.8W的功率。

日本新光电气工业公司于1993年获得特许开始生产。

33、MSP（minisquarepackage）

QFI的别称（见QFI），在开发初期多称为MSP。

QFI是日本电子机械工业会规定的名称。

34、OPMAC（overmoldedpadarraycarrier）

模压树脂密封凸点陈列载体。

美国Motorola公司对模压树脂密封BGA采用的名称（见

BGA）。

35、P－（plastic）

表示塑料封装的记号。

如PDIP表示塑料DIP。

封装形式（36—40）

36、PAC（padarraycarrier）

凸点陈列载体，BGA的别称（见BGA）。

37、PCLP（printedcircuitboardleadlesspackage）

印刷电路板无引线封装。

日本富士通公司对塑料QFN（塑料LCC）采用的名称（见QFN）。

引

脚中心距有0.55mm和0.4mm两种规格。

正处于开发阶段。

38、PFPF（plasticflatpackage）

塑料扁平封装。

塑料QFP的别称（见QFP）。

部分LSI厂家采用的名称。

39、PGA（pingridarray）

陈列引脚封装。

插装型封装之一，其底面的垂直引脚呈陈列状排列。

封装基材基本上都采

用多层陶瓷基板。

在未专门表示出材料名称的情况下，多数为陶瓷PGA，用于高速大规模逻辑

LSI电路。

成本较高。

引脚中心距通常为2.54mm，引脚数从64到447左右。

了为降低成本，封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。

也有64～256引脚的塑料PGA。

另外，还有一种引脚中心距为1.27mm的短引脚表面贴装型PGA（碰焊PGA）。

（见表面贴装

型PGA）。

40、piggyback

驮载封装。

指配有插座的陶瓷封装，形关与DIP、QFP、QFN相似。

在开发带有微机的设

备时用于评价程序确认操作。

例如，将EPROM插入插座进行调试。

这种封装基本上都是定制

品，市场上不怎么流通。

封装封装形式（41—45）

41、PLCC（plasticleadedchipcarrier）

带引线的塑料芯片载体。

表面贴装型封装之一。

引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，

是塑料制品。

美国德克萨斯仪器公司首先在64k位DRAM和256kDRAM中采用，已经普

及用于逻辑LSI、DLD（或程逻辑器件）等电路。

引脚中心距1.27mm，引脚数从18到84。

J形引脚不易变形，比QFP容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。

PLCC与LCC（也称QFN）相似。

以前，两者的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷。

但现

在已经出现用陶瓷制作的J形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装（标记为塑料LCC、PCLP、P

－LCC等），已经无法分辨。

为此，日本电子机械工业会于1988年决定，把从四侧引出J形引

脚的封装称为QFJ，把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN（见QFJ和QFN）。

42、P－LCC（plasticteadlesschipcarrier）（plasticleadedchipcurrier）

有时候是塑料QFJ的别称，有时候是QFN（塑料LCC）的别称（见QFJ和QFN）。

部分

LSI厂家用PLCC表示带引线封装，用P－LCC表示无引线封装，以示区别。

43、QFH（quadflathighpackage）

四侧引脚厚体扁平封装。

塑料QFP的一种，为了防止封装本体断裂，QFP本体制作得

较厚（见QFP）。

部分半导体厂家采用的名称。

44、QFI（quadflatI-leadedpackgac）

四侧I形引脚扁平封装。

表面贴装型封装之一。

引脚从封装四个侧面引出，向下呈I字。

也称为MSP（见MSP）。

贴装与印刷基板进行碰焊连接。

由于引脚无突出部分，贴装占有面积小

于QFP。

日立制作所为视频模拟IC开发并使用了这种封装。

此外，日本的Motorola公司的PLLIC

也采用了此种封装。

引脚中心距1.27mm，引脚数从18于68。

45、QFJ（quadflatJ-leadedpackage）

四侧J形引脚扁平封装。

表面贴装封装之一。

引脚从封装四个侧面引出，向下呈J字形。

是日本电子机械工业会规定的名称。

引脚中心距1.27mm。

材料有塑料和陶瓷两种。

塑料QFJ多数情况称为PLCC（见PLCC），用于微机、门陈列、

DRAM、ASSP、OTP等电路。

引脚数从18至84。

陶瓷QFJ也称为CLCC、JLCC（见CLCC）。

带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM以及

带有EPROM的微机芯片电路。

引脚数从32至84。

封装形式（46—50）

46、QFN（quadflatnon-leadedpackage）

四侧无引脚扁平封装。

表面贴装型封装之一。

多称为LCC。

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

难于作到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。

当有LCC标记时基本上都是陶瓷QFN。

电极触点中心距1.27mm。

塑料QFN是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。

电极触点中心距除1.27mm外，

还有0.65mm和0.5mm两种。

这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P－LCC等。

47、QFP（quadflatpackage）

四侧引脚扁平封装。

表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼（L）型。

基材有陶

瓷、金属和塑料三种。

从数量上看，塑料封装占绝大部分。

当没有特别表示出材料时，多数情

况为塑料QFP。

塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装。

不仅用于微处理器，门陈列等数字逻辑LSI电路，而且也用于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路。

引脚中心距有1.0mm、0.8mm、

0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多种规格。

0.65mm中心距规格中最多引脚数为304。

日本将引脚中心距小于0.65mm的QFP称为QFP（FP）。

但日本电子机械工业会对QFP

的外形规格进行了重新评价。

在引脚中心距上不加区别，而是根据封装本体厚度分为

QFP（2.0mm～3.6mm厚）、LQFP（1.4mm厚）和TQFP（1.0mm厚）三种。

另外，有的LSI厂家把引脚中心距为0.5mm的QFP专门称为收缩型QFP或SQFP、VQFP。

但有的厂家把引脚中心距为0.65mm及0.4mm的QFP也称为SQFP，至使名称稍有一些混乱。

QFP的缺点是，当引脚中心距小于0.65mm时，引脚容易弯曲。

为了防止引脚变形，现已

出现了几种改进的QFP品种。

如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP（见BQFP）；带树脂保护

环覆盖引脚前端的GQFP（见GQFP）；在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹

具里就可进行测试的TPQFP（见TPQFP）。

在逻辑LSI方面，不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP里。

引脚中心距最小为

0.4mm、引脚数最多为348的产品也已问世。

此外，也有用玻璃密封的陶瓷QFP（见Gerqad）。

48、QFP（FP）（QFPfinepitch）

小中心距QFP。

日本电子机械工业会标准所规定的名称。

指引脚中心距为0.55mm、0.4mm、

0.3mm等小于0.65mm的QFP（见QFP）。

49、QIC（quadin-lineceramicpackage）

陶瓷QFP的别称。

部分半导体厂家采用的名称（见QFP、Cerquad）。

50、QIP（quadin-lineplasticpackage）

塑料QFP的别称。

部分半导体厂家采用的名称（见QFP）。

封装封装形式（51—55）

51、QTCP（quadtapecarrierpackage）

四侧引脚带载封装。

TCP封装之一，在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。

是利用

TAB技术的薄型封装（见TAB、TCP）。

52、QTP（quadtapecarrierpackage）

四侧引脚带载封装。

日本电子机械工业会于1993年4月对QTCP所制定的外形规格所用的

名称（见TCP）。

53、QUIL（quadin-line）

QUIP的别称（见QUIP）。

54、QUIP（quadin-linepackage）

四列引脚直插式封装。

引脚从封装两个侧面引出，每隔一根交错向下弯曲成四列。

引脚中

心距1.27mm，当插入印刷基板时，插入中心距就变成2.5mm。

因此可用于标准印刷线路板。

是

比标准DIP更小的一种封装。

日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯片中采用了些

种封装。

材料有陶瓷和塑料两种。

引脚数64。

55、SDIP（shrinkdualin-linepackage）

收缩