芯片的类别和封装形式都有哪些呢？

集成电路是一种电子元件的集合：电阻、晶体管、电容等，所有这些都塞进一个小芯片中，并连接在一起以实现一个复杂的功能目标。它们有很多功能类别：电路逻辑门、运算放大器、定时器、稳压器、电路控制器、逻辑控制器、微处理器、存储器等等。  

集成电路(IC)是现代电子科技基石。它们是大多数电路的心脏和大脑。它们无处不在，你可以在几乎每个电路板上找到它们。因此认识和了解这些芯片是非常重要的。

 

IC内部

当我们想象芯片的样子时，首先映入脑海的可能就是一个黑色小方块，像下图这个样子。但是黑盒子里装的是什么？这个可能就很难在大脑里构成图像了。  

 

芯片的内部，是由硅晶圆、铜等其他材料组成的复杂电路结构，它们相互连接以形成电路中的电阻、电容、晶体管或其他组件。芯片起初是在圆形的硅片上制作而成，完成线路制作后，晶圆片被切割成小块，形成了芯片。

芯片本身很小，所组成的半导体晶片和铜层非常薄。各层之间的联系非常复杂。下图是一种芯片内部的局部放大图：

   

芯片而成后，是应用电路的最小单元。因为芯片太小而无法焊接或连接。为了使电路连接到芯片的工作更容易，需要使用芯片封装技术。芯片封装技术将精致的小硅片变成了我们都熟悉的黑色芯片。

IC封装

封装技术制作成了芯片的成品，并将其扩展成更容易与其他电路相连接的结构。芯片上的每个外部连接都通过一小段金线连接到封装上的焊盘或引脚上。引脚是芯片电路上的银色挤压端子，它继续连接到电路的其他部分。

有许多不同类型的封装，每种封装都有独特的尺寸、安装类型和引脚数。下图列出了几十种芯片的封装方式，每种都有其独特的名称。后文会对其中一些主要封装类别进行详解。  

     

极性标记和引脚编号

所有的芯片都有极性标记，每个引脚的位置和功能都是独一无二的。这意味着封装必须有某种方式来定义每个针脚的功能。大多数芯片将使用一个缺口(notch)或一个点(Dot)来指示哪个引脚是第一引脚(有时两者皆有)。

   

一旦你知道了第一个引脚在哪里，剩下的引脚编码就是按其在芯片上逆时针方向依次增加。

   

封装形式

芯片封装类型的主要区别特征之一，是它们安装到电路板上的方式。所有封装都属于这两种安装类型之一：通孔(PTH)或表面安装(SMD或SMT)。通孔封装通常更大，也更容易使用。它们被设计成穿过电路板的一边，然后焊接到另一边。

表面贴片封装，被设计成位于电路板的同一侧，并被焊接到电路板表面。SMD封装的引脚要两种，一种是从侧面引出，垂直于芯片；另一种是位于芯片底部，以矩阵的形式排列。这种形式的元件不太“适合手工组装”。他们通常需要特殊的工具来辅助这个过程。

下面，我们就各种常见的芯片封装形式做一下详细的图文说明，帮助您记住他们和名称和样子。

4.1 双列直插式封装

（DIP：Dual In-line Package）

DIP是最常见的通孔IC封装。这些小芯片有两排平行的引脚，垂直地伸出一个长方形的黑色塑料外壳。  

除了直接焊接到集成电路，也可以使用芯片插座。使用插座允许DIP IC被移除和交换，如果它碰巧芯片被烧毁，更换起来就很容易。

4.2 表面贴装

（SMD/SMT：Surface-Mount）

现在有各种各样的表面贴装封装类型。通常需要在PCB上提前制作与芯片匹配的接线图案，并在其上焊接。SMT的安装通常是需要自动化的设备。

4.3 小轮廓封装

（SOP：Small Outline Package)

SOP封装是DIP的表面贴装的演化形式。如果把DIP上的所有引脚都向外弯曲，然后缩小到合适的尺寸，就可以形成单面安装的SOP。这种封装是最容易手工焊接的SMD部件之一。在SOIC（Small-outline IC）封装上，每个引脚之间通常间隔约0.05英寸(1.27毫米)。

SSOP(缩小小轮廓封装shrink small-outline package)是SOIC封装的缩小版本。其他类似的IC封装包括TSOP(薄型小轮廓封装thin small-outline package)和TSSOP(薄型收缩缩小轮廓封装thin-shrink smalloutline package)。

 

4.4 四边平面封装

（QFP：Quad Flat Package）

在所有四个方向上展开IC引脚，看起来像四边平面封装(QFP)。QFP IC可能每边有8个引脚(总共32个)到70个引脚(总共300多个)。QFP IC上的引脚间距通常在0.4mm到1mm之间。标准QFP有一些小型化的变化，薄型QFP(TQFP：thin QFP薄型QFP)、非常极薄型(VQFP)和低配置(LQFP)封装。

 

4.5 QFN（Quad Flat No-leads）封装

去掉QFP IC的引脚，将引脚收缩在四边的棱角上，就会得到一些看起来像Quad-Flat No-leads (QFN)封装的东西。QFN封装上的连接头要微小很多，暴露在IC底部的边缘。

   

薄型(TQFN)、超薄型(VQFN)和微导联(MLF)封装是标准QFN封装的变体。甚至还有双无引线(DFN)和薄型双无引线(TDFN)封装，它们的引脚只在两个侧面上。

许多微处理器、传感器和其他新型IC采用QFP或QFN封装。流行的ATmega328微控制器提供TQFP封装和QFN型(MLF)形式，而像MPU-6050这样的微型加速度计/陀螺仪则采用微型QFN形式。

4.6 BGA球栅阵列

 （Ball Grid Arrays）

最后，对于真正先进的集成电路，有球栅阵列(BGA)封装。这才是复杂细微的封装，其中的小焊料球排列在IC底部的二维网格中。有时焊料球直接附着在芯片上!

   

BGA封装通常是在高级微处理器上使用。   如果你能手工焊接一个bga封装IC，就可以认为自己是一个大师级焊工。通常，将这些封装放在PCB上需要一个自动化的过程，包括取放机和回流炉。      

常用IC

集成电路在电子产品中以多种形式普遍存在，很难涵盖所有内容。以下是一些您可能在电子产品中遇到的更常见的IC。

5.1 逻辑门，定时器，移位寄存器等

逻辑门作为更多集成电路本身的构建模块，可以被封装到它们自己的集成电路中。一些逻辑门ic可能在一个封装中包含少量门，例如这个四输入与门：

   

逻辑门可以在集成电路内连接，以创建定时器、计数器、锁存器、移位寄存器和其他基本逻辑电路。大多数这些简单的电路可以在DIP封装中找到，以及SOIC和SSOP。

5.2 微控制器、微处理器、FPGA等

微控制器、微处理器和FPGAs都是集成电路，它们都将数千、数百万甚至数十亿个晶体管封装在一个小小的芯片中。这些组件功能复杂，尺寸方面也差异很大。从8位微控制器，如Arduino中的ATmega328，到复杂的64位多核微处理器，这些都是在计算机中广泛应用的元件。

这些元件通常也是电路中最大的集成电路。简单的微控制器可以在从DIP到QFN/QFP的封装中找到，引脚数介于8到100之间。随着这些组件复杂性的增加，封装也同样变得复杂。FPGAs和复杂的微处理器可以有超过一千个引脚，并且只能在QFN， LGA或BGA等高级封装中使用。

5.3 传感器

现代数字传感器，如温度传感器、加速度计和陀螺仪都集成在一个集成电路中。

这些IC通常比微控制器或电路板上的其他IC小，引脚数在3到20的范围内。现在大的控制芯片中，也会直接集成很多传感器在里面。

审核编辑：刘清