一、常見芯片封裝類型介紹

芯片封裝是將集成電路（芯片）包裹在保護(hù)性外殼中的過程。這個(gè)外殼可以保護(hù)芯片免受物理損害、環(huán)境影響和靜電放電等，同時(shí)還能為芯片提供引腳、散熱和連接到電路板的方式。以下是一些常見的芯片封裝類型：

• TO（Transistor Outline）封裝：這是最早的封裝類型，TO代表的是晶體管外殼，現(xiàn)在很多晶體管仍采用這種封裝。晶體管還有貼片的形式，如SOT類型，其中SOT - 23是常用的三極管封裝形式。

• DIP（Double In - line Package）封裝：即雙列直插式封裝。集成電路的外形為長(zhǎng)方形，在其兩側(cè)有兩排平行的金屬引腳，稱為排針。DIP包裝的元件可以焊接在印刷電路板電鍍的貫穿孔中，或是插入在DIP插座（socket）上，一般簡(jiǎn)稱為DIPn（n是引腳的個(gè)數(shù)），例如十四針的集成電路即稱為DIP14。其引腳節(jié)距較大，為2.54mm，占用PCB板較多的控件。

• SOP（Small Outline Package）封裝：是貼片式最常見的封裝類型，基本采用塑料封裝。引腳從封裝兩側(cè)引出呈L字形，由1968 - 1969年菲利浦公司開發(fā)成功，之后逐漸派生出多種類型，如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。在各類集成電路上廣泛應(yīng)用。

• QFP（Quad Flat Package）封裝：即小型方塊平面封裝，在顆粒四周都帶有針腳，是表面貼裝型封裝之一，引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈海鷗翼（L）型。在QFP的基礎(chǔ)上還發(fā)展出了TQFP（薄塑封四角扁平封裝）、PQFP（塑封四角扁平封裝）、TSOP（薄型小尺寸封裝）等封裝形式。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大規(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。

• PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封裝：即塑封J引線芯片封裝，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。這種封裝適合用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)。與QFP封裝相比，其引腳是勾里面的，不容易變形，但如果拆了的話，比QFP封裝要難點(diǎn)。

• BGA（Ball Grid Array Package）封裝：隨著芯片集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加以及功耗增大，為滿足發(fā)展需求而產(chǎn)生的封裝類型。即球柵陣列封裝，與TSOP相比，具有更小的體積、更好的散熱性和電性能。BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)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，并且有更加快速和有效的散熱途徑，但焊接難度大幅提升。

• CSP封裝：在各種封裝中，CSP是面積最小、厚度最小，也就是體積最小的封裝。在相同尺寸的各類封裝中，CSP的輸入/輸出端數(shù)可以做得更多，經(jīng)常在內(nèi)存芯片的封裝中出現(xiàn)。

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二、常見芯片封裝類型特點(diǎn)

（一）TO封裝特點(diǎn)

• 結(jié)構(gòu)方面：作為最早的封裝類型，主要用于晶體管，其結(jié)構(gòu)形式能很好地適應(yīng)晶體管的物理特性，對(duì)于早期的電子元件來說，這種外殼式的封裝提供了基本的物理保護(hù)和引腳引出功能。例如傳統(tǒng)的金屬殼TO封裝，能夠保護(hù)晶體管內(nèi)部的芯片免受外界的物理碰撞和一些簡(jiǎn)單的環(huán)境影響，如灰塵、濕氣等在一定程度上的侵入。

• 應(yīng)用適應(yīng)性：在一些對(duì)空間要求不高、功率和頻率相對(duì)較低的電路中，如簡(jiǎn)單的音頻放大電路等，TO封裝的晶體管能夠很好地發(fā)揮作用。而且，從工藝角度來看，TO封裝在早期的電子制造工藝中比較容易實(shí)現(xiàn)，成本相對(duì)較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)一些基礎(chǔ)的電子元件。

（二）DIP封裝特點(diǎn)

• 物理特性：DIP封裝的芯片面積大，引腳節(jié)距為2.54mm，這使得它非常好焊接，對(duì)于零基礎(chǔ)的初學(xué)者或者在一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下，如學(xué)習(xí)51單片機(jī)時(shí)，很容易上手操作。例如在面包板上進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，DIP封裝的芯片可以方便地插入面包板的插孔中進(jìn)行電路連接測(cè)試。

• 性能局限：然而，DIP封裝也存在明顯的缺點(diǎn)。其芯片在插拔過程中很容易損壞，可靠性比較差。在高速電路應(yīng)用場(chǎng)景下，由于引腳較長(zhǎng)等因素，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸延遲增加、信號(hào)完整性受損等問題，所以不太適合高速電路的運(yùn)行要求。

（三）SOP封裝特點(diǎn)

• 封裝便利性：SOP封裝是貼片式封裝，引腳從封裝兩側(cè)引出呈L字形。這種封裝形式的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是在封裝芯片的周圍能夠做出很多引腳，這使得封裝操作較為方便。例如在大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)過程中，這種多引腳的設(shè)計(jì)可以滿足芯片與外部電路豐富的連接需求，同時(shí)在生產(chǎn)線上的貼片操作也相對(duì)高效。

• 性能優(yōu)勢(shì)：它基本采用塑料封裝，可靠性比較高。SOP封裝派生出來的多種類型，如TSOP等，適合用SMT（表面安裝）技術(shù)在PCB上安裝布線，在寄生參數(shù)（電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓擾動(dòng)）方面表現(xiàn)較好，減小了寄生參數(shù)，適合高頻應(yīng)用，并且操作方便，是目前的主流封裝方式之一。

（四）QFP封裝特點(diǎn)

• 空間利用與引腳分布：QFP封裝為小型方塊平面封裝，引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈海鷗翼（L）型。這種四側(cè)引腳扁平封裝形式能夠有效利用空間，降低對(duì)印刷電路板空間大小的要求。例如在一些電路板空間有限，但又需要集成較多功能的電路設(shè)計(jì)中，QFP封裝可以在較小的電路板面積上實(shí)現(xiàn)較多引腳的連接，滿足芯片與外部電路的信號(hào)傳輸需求。

• 大規(guī)模集成適應(yīng)性：像PQFP這種在QFP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的封裝形式，引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，適合大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。例如在復(fù)雜的微處理器芯片或者高端的FPGA芯片封裝中，PQFP封裝能夠在有限的芯片封裝尺寸內(nèi)容納較多的引腳，以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部眾多功能模塊與外部電路的連接。

（五）PLCC封裝特點(diǎn)

• 外形與尺寸優(yōu)勢(shì)：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。這種相對(duì)小巧的外形使得它在一些對(duì)空間要求較為緊湊的電路板設(shè)計(jì)中具有優(yōu)勢(shì)，例如在便攜式電子設(shè)備的電路板上，PLCC封裝的芯片可以節(jié)省寶貴的電路板空間。

• 安裝與可靠性：PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線，具有較高的可靠性。其引腳的特殊設(shè)計(jì)（勾里面）使得引腳不容易變形，保證了在安裝和使用過程中的穩(wěn)定性，不過在拆卸時(shí)比QFP封裝要困難一些。

（六）BGA封裝特點(diǎn)

• 高性能表現(xiàn)：BGA封裝即球柵陣列封裝，與TSOP相比，具有更小的體積、更好的散熱性和電性能。在相同容量下，采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品體積只有TSOP封裝的三分之一，這對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)備不斷追求小型化的趨勢(shì)非常重要。例如在筆記本電腦、智能手機(jī)等設(shè)備中的內(nèi)存芯片封裝，BGA封裝能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)容量和更好的性能表現(xiàn)。

• 散熱與存儲(chǔ)提升：BGA封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升，并且擁有更加快速和有效的散熱途徑。這是因?yàn)锽GA封裝的引腳以球狀凸點(diǎn)形式存在于芯片底部，使得信號(hào)傳輸路徑更短，電氣性能更好，同時(shí)也有利于熱量的散發(fā)，能夠滿足高性能芯片在高頻率、高功率運(yùn)行時(shí)的散熱需求。

• 焊接難度：然而，BGA封裝的焊接難度極大提升，需要專門的設(shè)備和較高的焊接技術(shù)水平，一般人很難進(jìn)行焊接操作。這是由于其引腳在芯片底部，且球間距較小，在焊接過程中容易出現(xiàn)虛焊、短路等問題。

（七）CSP封裝特點(diǎn)

• 極小的體積：CSP封裝在各種封裝中面積最小、厚度最小，是體積最小的封裝。這使得它在對(duì)空間極度敏感的電子設(shè)備中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如在一些超小型的傳感器芯片或者微型醫(yī)療設(shè)備中的芯片封裝中，CSP封裝能夠滿足設(shè)備對(duì)芯片極小尺寸的要求。

• 高I/O密度：在相同尺寸的各類封裝中，CSP的輸入/輸出端數(shù)可以做得更多。這意味著在有限的封裝尺寸下，CSP封裝能夠?qū)崿F(xiàn)更多的信號(hào)輸入和輸出，滿足一些功能復(fù)雜但又受空間限制的芯片與外部電路的連接需求，例如在一些高密度集成的微控制器或者復(fù)雜功能的專用集成電路（ASIC）中，CSP封裝可以在小尺寸下實(shí)現(xiàn)豐富的功能接口。

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三、常見芯片封裝類型對(duì)比

（一）物理尺寸

• 大型封裝：DIP封裝的芯片面積較大，且引腳節(jié)距為2.54mm，在常見封裝類型中屬于物理尺寸較大的一種。這使得它在電路板上占用較大的空間，不太適合小型化電子設(shè)備的需求，但在一些對(duì)空間要求不高、便于手工焊接和實(shí)驗(yàn)操作的場(chǎng)景下有優(yōu)勢(shì)，如教學(xué)實(shí)驗(yàn)板、簡(jiǎn)單的工業(yè)控制板等。

• 小型封裝：與DIP相比，SOP、QFP、PLCC、BGA和CSP都屬于小型封裝。其中，CSP是體積最小的封裝，它在面積和厚度上都做到了最小化；BGA封裝的體積也很小，并且在相同容量下，其體積相比TSOP封裝只有其三分之一；SOP、QFP和PLCC雖然在尺寸上比DIP小很多，但相對(duì)于CSP和BGA，它們?cè)谝恍?duì)空間極度敏感的應(yīng)用場(chǎng)景下可能就不占優(yōu)勢(shì)了。例如在智能手機(jī)這種對(duì)空間要求極高的設(shè)備中，CSP和BGA封裝更能滿足需求，而SOP、QFP和PLCC可能更多地應(yīng)用于一些相對(duì)空間較為寬裕的小型電子設(shè)備或者功能模塊中。

（二）引腳特點(diǎn)

• 長(zhǎng)引腳與短引腳：DIP封裝的引腳較長(zhǎng)，這種長(zhǎng)引腳在插拔過程中容易損壞，并且在高速電路中會(huì)帶來較大的信號(hào)傳輸延遲。而SOP、QFP等封裝類型的引腳相對(duì)較短，特別是QFP封裝的引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈海鷗翼（L）型，在保證引腳數(shù)量的同時(shí)盡量縮短了引腳長(zhǎng)度，有利于減少信號(hào)傳輸延遲，提高信號(hào)傳輸速度，適合高速電路應(yīng)用。BGA封裝則采用球狀凸點(diǎn)引腳，引腳位于芯片底部，這種形式進(jìn)一步縮短了信號(hào)傳輸路徑，相比傳統(tǒng)長(zhǎng)引腳封裝在電氣性能上有很大提升。

• 引腳數(shù)量與間距：PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，這種設(shè)計(jì)使得它能夠在有限的封裝尺寸內(nèi)容納更多的引腳，適合大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。例如一些高端的微處理器芯片可能需要上百個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)與外部電路的連接，PQFP這種引腳間距小且引腳數(shù)量多的封裝形式就能夠滿足需求。而DIP封裝由于引腳節(jié)距較大，在相同尺寸下能容納的引腳數(shù)量相對(duì)較少。另外，BGA封裝的球間距也較小，在單位面積上能夠?qū)崿F(xiàn)更多的引腳連接，這也是它能夠在小體積下實(shí)現(xiàn)高性能的一個(gè)因素。

（三）焊接難度

• 易焊接類型：DIP封裝是非常好焊接的一種封裝類型，它的引腳較大且間距寬，適合初學(xué)者或者在手工焊接場(chǎng)景下使用。SOP封裝也比較容易焊接，它的引腳呈L字形，在貼片焊接過程中操作相對(duì)簡(jiǎn)單，并且其可靠性高，是目前主流的封裝方式之一，在工業(yè)生產(chǎn)中的貼片焊接工藝中廣泛應(yīng)用。例如在一些消費(fèi)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)線上，SOP封裝的芯片可以高效地進(jìn)行大規(guī)模貼片焊接操作。

• 難焊接類型：BGA封裝的焊接難度極大，它的引腳在芯片底部，是球狀凸點(diǎn)形式，球間距較小，在焊接過程中需要專門的設(shè)備，如BGA返修臺(tái)等，并且對(duì)焊接技術(shù)水平要求很高，一般需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員才能進(jìn)行操作。PLCC封裝雖然在安裝布線方面適合SMT技術(shù)，但在拆卸時(shí)比QFP封裝要困難一些，其引腳勾在里面的設(shè)計(jì)在拆卸時(shí)容易損壞引腳或者封裝本身。

（四）散熱性能

• 散熱良好的封裝：BGA封裝具有較好的散熱性能，它的封裝結(jié)構(gòu)使得熱量能夠通過球狀凸點(diǎn)引腳以及封裝底部有效地散發(fā)出去。這對(duì)于一些高功率、高頻率運(yùn)行的芯片非常重要，例如在高性能的CPU或者GPU芯片封裝中，BGA封裝能夠保證芯片在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行下的溫度穩(wěn)定性，避免因過熱而導(dǎo)致性能下降或者損壞。另外，CSP封裝雖然體積小，但由于其結(jié)構(gòu)緊湊，在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景下也能夠?qū)崿F(xiàn)較好的散熱效果，例如在一些小型化的功率芯片封裝中，通過合理的散熱設(shè)計(jì)，CSP封裝可以滿足芯片的散熱需求。

• 散熱相對(duì)較差的封裝：DIP封裝由于引腳較長(zhǎng)且封裝結(jié)構(gòu)相對(duì)開放，散熱性能相對(duì)較差。在一些高功率應(yīng)用場(chǎng)景下，DIP封裝的芯片可能會(huì)因?yàn)樯岵患皶r(shí)而出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。SOP和QFP封裝雖然在其他方面有很多優(yōu)點(diǎn)，但在散熱性能上也不如BGA封裝。不過，隨著散熱技術(shù)的不斷發(fā)展，如通過在電路板上添加散熱片等輔助散熱措施，也可以在一定程度上改善這些封裝的散熱問題。

（五）可靠性

• 可靠性高的封裝：SOP封裝是可靠性比較高的一種封裝類型，它基本采用塑料封裝，在各類集成電路上廣泛應(yīng)用。PLCC封裝也具有較高的可靠性，其外形尺寸小且引腳不容易變形，適合SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線。BGA封裝在可靠性方面也表現(xiàn)出色，除了焊接難度大之外，它的結(jié)構(gòu)和電氣性能使得它在正常工作狀態(tài)下能夠穩(wěn)定運(yùn)行，特別是在應(yīng)對(duì)高速信號(hào)傳輸和高功率運(yùn)行時(shí)，其良好的電氣性能保證了芯片的可靠性。例如在一些對(duì)穩(wěn)定性要求極高的通信設(shè)備中的芯片封裝，BGA封裝能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

• 可靠性低的封裝：DIP封裝的可靠性相對(duì)較差，其芯片在插拔過程中容易損壞，并且在高速電路中由于引腳等因素容易出現(xiàn)信號(hào)完整性問題。不過在一些對(duì)可靠性要求不是特別高、工作環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定且對(duì)成本比較敏感的應(yīng)用場(chǎng)景下，DIP封裝仍然可以使用，如一些簡(jiǎn)單的電子玩具中的芯片封裝等。

（六）應(yīng)用場(chǎng)景適應(yīng)性

• 通用型封裝：SOP封裝由于其具有較多的引腳、可靠性高、焊接方便以及適合高頻應(yīng)用等特點(diǎn)，是一種比較通用的封裝類型。它在消費(fèi)電子、工業(yè)控制、通信設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如在普通的手機(jī)主板、電腦主板上的一些小功能芯片（如電源管理芯片、音頻芯片等）很多都采用SOP封裝。QFP封裝也在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，特別是在一些需要較多引腳連接的大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路中，如微處理器、FPGA等芯片的封裝中經(jīng)常可以看到QFP封裝的身影。

• 特定場(chǎng)景封裝：CSP封裝由于其極小的體積和高I/O密度，主要應(yīng)用于對(duì)空間極度敏感且功能復(fù)雜的場(chǎng)景，如微型傳感器、可穿戴設(shè)備等。BGA封裝則主要應(yīng)用于對(duì)性能、散熱和小型化要求較高的場(chǎng)景，如高端智能手機(jī)、筆記本電腦中的內(nèi)存芯片和處理器芯片封裝。而DIP封裝雖然在現(xiàn)代電子設(shè)備中的應(yīng)用逐漸減少，但在一些對(duì)成本敏感、對(duì)空間要求不高且對(duì)焊接技術(shù)要求較低的場(chǎng)景下，如教學(xué)實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)單的工業(yè)控制電路原型制作等仍然有應(yīng)用價(jià)值。

四、芯片封裝類型詳細(xì)分類

（一）按封裝工藝層次分類

• 芯片層次封裝（Chip Level Packaging）：這是封裝工藝的第一層次，也稱為第一級(jí)封裝。主要是把集成電路芯片與封裝基板或引腳架（Lead Frame）之間進(jìn)行粘貼固定、電路連線與封裝保護(hù)的工藝，使之成為易于取放輸送，并可與下一層次組裝進(jìn)行接合的模組（組件Module）元件。例如在一些簡(jiǎn)單的芯片封裝中，將芯片通過金屬絲鍵合（Wire Bonding）的方式連接到引腳架上，然后進(jìn)行塑料封裝保護(hù)，這就是典型的芯片層次封裝。這個(gè)層次的封裝是整個(gè)封裝流程的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到芯片的電氣連接、物理保護(hù)和后續(xù)的組裝便利性等方面。

• 電路卡層次封裝（Card Level Packaging）：屬于第二層次封裝，將數(shù)個(gè)第一層次完成的封裝與其他電子零件組成一個(gè)電路卡（Card）的工藝。在這個(gè)層次，可能涉及到多個(gè)芯片封裝以及其他如電阻、電容等電子元件的集成。例如在電腦主板上，將多個(gè)芯片（如CPU、內(nèi)存芯片等）的封裝以及其他電子元件通過印刷電路板（PCB）的布線和焊接等工藝組合在一起，形成一個(gè)完整的電路卡，這就是電路卡層次的封裝。這個(gè)層次的封裝需要

芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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