什么是集成电路封装？IC封装为什么重要？IC封装的类型

导语

集成电路封装是一种保护半导体元件免受外部物理损坏或腐蚀的方法，通过将它们包裹在陶瓷或塑料制成的封装材料中。有许多不同类型的集成电路，遵循不同的电路设计和外壳需求。这转化为不同类型的IC封装设计和不同的分类方式。

现代IC封装设计是实现功能密度、异构集成和硅缩放的良好途径。此外，它们是减少许多电子应用的一般封装尺寸的理想选择，这些应用具有增强的设备功能和硅产量弹性。

#1 什么是集成电路封装？

IC封装是集成电路封装的简称。它是包含半导体器件的元件或材料。这意味着封装封装或包围电路设备，并在这样做，保护它免受物理损坏或腐蚀。

塑料或陶瓷是集成电路封装常用的材料，因为它们具有更好的导电性。这个特性是至关重要的，因为IC封装也有助于安装连接到电子设备的印刷电路板(PCB)的电触点。IC上的连接组织以及如何使用标准IC封装进行布局必须与特定IC的用例和应用相一致。

集成电路封装是半导体器件制造的最后一个阶段，之后集成电路被送去测试，以确定它是否符合行业标准。

#2 IC封装为什么重要?

集成电路通常很脆弱，没有连接器或引脚连接到电路板上。通过引入电路封装，芯片载体将用于保护集成电路的精致结构，并提供引脚连接器。上述保护是可能的，因为包装可以由塑料，玻璃，金属或陶瓷材料制成，提供物理屏障，防止外部冲击和腐蚀。集成电路封装还具有用于器件的热调节的附加好处。

此外，封装由单独的部件组成，这些部件促进集成电路的总体性能并确保可靠性。引线通常由铜和薄镀锡制成，并与更细的电线连接到封装上。这些对于在引线和集成电路之间建立牢固的连接是有用的。在此之后，引线与半导体芯片上的导电垫粘合，然后通过焊接连接到封装外部的PCB上。即使是分立的部件，如电容器、晶体管或二极管，也有广泛的小引脚计数封装。

#3 IC封装类型

有许多IC封装和不同的分类方法。关于IC封装，通常会遇到DIP、SIP、SOP、SOP、TSOP、 MSOP、QSOP、SOIC、QFP、TQFP、BGA等技术缩写术语。这些都是不同IC封装的名称，它们可以以不同的方式分类。

IC封装类型可以通过其安装方式来区分，因为它们分为两大类，即通孔和表面贴装技术(SMT)。通孔封装的引线通过PCB上的孔插入，然后焊接，而表面安装封装的组件直接安装在电路板的外部。表面贴装封装元件称为表面贴装器件(SMD)。

另一种对IC封装进行分类的方法是根据它们的引脚布局。集成电路通常是线性的、方形的或矩形的，因此引脚的布局可以是线性的，在两个平行的方向上，在四面，或在矩阵形式。进一步的分类可以通过引脚或端子形状来完成。形状可以是线形、l形、j形、针形、相互折叠、胶带/薄膜等。最后，IC封装可以通过终端或引脚数来区分。有两个端子、三个端子、四个端子、五个端子、六个端子和六个以上端子的包装。端子尺寸也可以作为类似封装类型的区分因素。

一些常见类型的集成电路封装将在后面的章节中讨论。

#4 芯片载体

芯片载体是集成电路的一种SMT封装。芯片载体也被称为芯片容器或芯片封装，它允许将半导体芯片插入或焊接到印刷电路板(PCB)上，同时保护易碎的组件。芯片载体可以通过插入、焊接或用弹簧固定的方式连接到电路板上，这取决于它的设计。

带插头的载体，也称为插座安装，有j形金属引脚，或引线，可用于通过焊接或插座在电路板上连接。当载体直接焊接到电路板上时，它被称为表面安装。

在焊接或销钉的力会损坏脆弱部件的情况下，介绍了弹簧安装方法。它通常是通过在组件将连接的区域安装一个弹簧机构来完成的，然后将弹簧小心地推到足够的侧面以锁定部件。芯片载体也可以是无铅的，用金属衬垫连接。当引线延伸到封装之外时，它被称为扁平封装。

有几种不同类型的芯片载体，由各种各样的材料制成，如陶瓷、硅树脂、金属和塑料。芯片载体通常是方形或矩形的，并且在封装的四面都进行连接。它们也有不同的尺寸和厚度。

晶片载波封装的类型通常用首字母缩写表示，它们包括:

BCC：Bump芯片载体

CLCC：陶瓷无铅芯片载体

LCC：导联芯片载体

LCCC：含铅陶瓷芯片载体

DLCC：双无铅芯片载体

PLCC：塑料导向的芯片载体

POP：叠层封装技术 

#5 通孔封装

通孔封装组件的引脚穿过电路板的一侧，并焊接到电路板另一侧的焊盘上，以机械和电气方式将它们连接到PCB上。这些包装有陶瓷和塑料两种，分为以下几类:

单线插针封装(SIP或SIPP):它有一排连接引脚，沿着封装的边界线垂直排列。它不像DIP(双插线封装)那样广泛使用，但它在网络电阻和RAM芯片的封装中派上了用场。常见的单列封装包括SIP (single in-line Package)、SSIP (Shrink single in-line Package)和HSIP (single in-line Package with Heat Sink)。

双直插式封装(DIP):双直插式封装或双直插式引脚封装(DIPP)在矩形塑料外壳中有两排平行的电气连接引脚。它可以是通孔安装到PCB或插入插座。此外，由于不同封装中引脚数量的不同，尺寸也有所不同，通常从4到64不等。

常见的双列直插式封装包括DIP(双列直插式封装)、SDIP(收缩双列直插式封装)、CDIP(陶瓷双列直插式封装)、CER-DIP(玻璃密封陶瓷直插式封装)、PDIP(塑料直插式封装)、SKDIP(紧身直插式封装)、WDIP(双列直插式窗口封装)和MDIP(模制直插式封装)。

Z形直列封装(ZIP)-这种PTH封装类似于SIP，其引脚排列在封装的边界线上，但它具有Z形折叠。常见的Z形直列包包括ZIP (z形直列包)和SZIP(收缩Z形直列包)。

#6 表面安装

表面贴装封装技术是通过将电子元件直接安装或放置在印刷电路板的表面来完成的。表面贴装元件通常比通孔元件小，因为它们要么有更小的引线，要么根本没有引线。它可以有各种风格的短针或引线，也可以使用陶瓷或塑料成型。

表面贴装集成电路有五种主要封装类型：

小轮廓集成电路(SOIC)

小大纲包(SOP)

四组扁平包装(QFP)

塑料导联芯片载体(PLCC)

球栅阵列(BGA)

#7 引脚网格阵列

引脚网格阵列(PGA) IC封装将其引脚排列在包含行和列的方形或矩形网格中，引脚在封装的底面上以规则阵列排列。他们使用微小的引脚来建立连接，这些引脚排列在封装底部的规则数组中。PGA有许多变体，这取决于阵列的排列和连接的数量。它们可以通过通孔方法安装在pcb上，也可以插入插座中，主要用于制造处理器。

引脚网格阵列的变体包括：

陶瓷针栅阵列(CPGA)

塑料针栅阵列(PPGA)

交错引脚网格阵列(SPGA)

倒装芯片引脚网格阵列(FCPGA)

有机引脚网格阵列

#8 扁平封装

平面IC封装有沿集成电路边缘排列的两排或四排端子。用于这些封装的安装方式通常是表面贴装，引线呈l形，j形，或完全没有，在这种情况下，它们被称为无引线端子。常见的平面封装IC封装有:QFP (Quad flat Package)、TQFP (Thin Quad flat Package)、STQFP (Small Thin Quad Plastic flat Package)、FQFP (Fine-pitch Quad flat Package)、(Low - profile Quad flat Package)、VQFP(非常小的Quad flat Package)、ETQFP (Exposed Thin Quad flat Package)、PQFN (Power Quad flat Package)、PQFP (Plastic Quad flat Package)、QFJ (Quad flat j -lead封装)、QFN (Quad flat non -lead封装)等。

#9 小引出线封装

小轮廓封装，称为“小轮廓集成电路”，或SOIC，是一个小矩形表面贴装封装与鸥翼引线和塑料或陶瓷成型。引脚从机身两侧绘制成L形，引线从封装的较长边缘延伸。

小轮廓封装有一些IC封装变体，其中包括：

SOJ(J 形引脚小外型封装)

TSOP(薄小外形封装)

SSOP(窄间距小外形封装)

TSSOP(薄小外形封装)

QSOP(四分之一尺寸小外形封装)

VSOP(极小轮廓封装)

#10 芯片尺寸封装

CSP (Chip Scale Package)是一种表面贴装集成电路(IC)封装，其面积不超过原芯片面积的1.2倍。最初，CSP是芯片尺寸封装的首字母缩略词，但由于芯片尺寸的封装并不多，因此它适用于芯片尺寸封装。

IPC(互连和封装电子电路协会)标准J-STD-012用于实现倒装芯片和芯片规模技术，该标准规定芯片必须是单芯片，并且球距不超过1mm，才能符合芯片规模封装的资格。

芯片级封装分为:

基于引线框架的定制CSP (LFCSP)

柔性基板CSP

倒装CSP (FCCSP)

刚性基板封装CSP

晶圆级芯片尺寸封装CSP (WL-CSP)

#11 球栅阵列

球栅阵列或BGA封装是一种表面贴装封装，它采用称为焊接球的金属球体阵列进行电气互连。封装的底面用于连接，其中焊料球以网格模式附着在层压基板上。该基板内部有导电迹线，使用线键合或倒装芯片技术将模基板键合与基板键合连接到基板键合与球阵列键合。

球栅阵列的变体包括：

MAPBGA-铸造阵列处理球栅阵列

PBGA-塑料球栅格阵列封装

TEPBGA-耐热增强塑料球栅阵列

TBGA-载带型焊球阵列

PoP-堆叠装配技术

Micro BGA

#12 关键要点

集成电路封装是半导体制造的重要组成部分。它具有良好的保护作用、热调节作用和广泛的应用，在现代电子产品生产中已成为必不可少的器件，在集成电路设计和PCB设计中都具有重要意义。

审核编辑：汤梓红