电子封装技术及应用 封装种类这么多,先带你了解9种常见技术

小编 2024-10-05 电子技术 23 0

封装种类这么多,先带你了解9种常见技术

元件封装起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。同时,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。

因此,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。而且封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装的好坏,直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB设计和制造,所以封装技术至关重要。

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。

封装时主要考虑的因素:

芯片面积与封装面积之比,为提高封装效率,尽量接近1:1。

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。

基于散热的要求,封装越薄越好。

封装大致经过了如下发展进程:

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。

以下为具体的封装形式介绍:

01SOP/SOIC封装

SOP是英文Small Outline Package的缩写,即小外形封装。

SOP封装

SOP封装技术由1968~1969年菲利浦公司开发成功,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

SOT,小外形晶体管

SOIC,小外形集成电路

02DIP封装

DIP是英文“Double In-line Package”的缩写,即双列直插式封装。

DIP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。

03PLCC封装

PLCC是英文“Plastic Leaded Chip Carrier”的缩写,即塑封J引线芯片封装。

PLCC封装

PLCC封装方式,外形呈正方形,32脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。

04TQFP封装

TQFP是英文“Thin Quad Flat Package”的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装工艺能有效利用空间,从而降低对印刷电路板空间大小的要求。

TQFP封装

由于缩小了高度和体积,这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用,如PCMCIA卡和网络器件。几乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有TQFP封装。

05PQFP封装

PQFP是英文“Plastic Quad Flat Package”的缩写,即塑封四角扁平封装。

PQFP封装

PQFP封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细。一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式,其引脚数一般都在100以上。

06TSOP封装

TSOP是英文“Thin Small Outline Package”的缩写,即薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚。TSOP适合用SMT(表面安装)技术在PCB上安装布线。

TSOP封装

TSOP封装外形,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动)减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。

07BGA封装

BGA是英文“Ball Grid Array Package”的缩写,即球栅阵列封装。20世纪90年代,随着技术的进步,芯片集成度不断提高,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要,BGA封装开始被应用于生产。

BGA封装

采用BGA技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍,BGA与TSOP相比,具有更小的体积,更好的散热性和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下,体积只有TSOP封装的三分之一。另外,与传统TSOP封装方式相比,BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。

BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率。虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能。厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。

08TinyBGA封装

说到BGA封装,就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术。TinyBGA英文全称为“Tiny Ball Grid”,属于是BGA封装技术的一个分支,是Kingmax公司于1998年8月开发成功的。其芯片面积与封装面积之比不小于1:1.14,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍。与TSOP封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。

采用TinyBGA封装技术的内存产品,在相同容量情况下体积,只有TSOP封装的1/3。TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离,信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4,因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能,而且提高了电性能。采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频,而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。

TinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。因此,TinyBGA内存拥有更高的热传导效率,非常适用于长时间运行的系统,稳定性极佳。

09QFP封装

QFP是“Quad Flat Package”的缩写,即小型方块平面封装。QFP封装在早期的显卡上使用的比较频繁,但少有速度在4ns以上的QFP封装显存,因为工艺和性能的问题,目前已经逐渐被TSOP-II和BGA所取代。QFP封装在颗粒四周都带有针脚,识别起来相当明显。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。

QFP封装

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。

电子封装技术:连接未来科技的重要学科,前景如何?

电子封装技术:塑造未来科技的基石与职业蓝图

在科技浪潮汹涌澎湃的今天,电子封装技术作为连接电子与信息产业的纽带,正以前所未有的活力推动着行业的进步与发展。它不仅是一项高度专业化的工程技术,更是连接创新与现实、梦想与应用的桥梁。本文将深入探讨电子封装技术的内涵、应用领域、技术革新、教育培养以及职业发展路径,为读者描绘一幅关于这一领域的全面图景。

一、电子封装技术的内涵与重要性

电子封装,简而言之,是将电子元件(如芯片、集成电路等)与外部世界隔离并保护起来,同时实现电气连接、热管理等功能的过程。这一过程涉及材料科学、机械工程、电子工程等多个学科的知识与技能,其重要性不言而喻。在现代电子设备中,无论是智能手机、电脑,还是医疗设备、汽车电子,都离不开电子封装技术的支持。它不仅保障了电子元件的稳定运行,还通过优化设计与工艺,提升了产品的性能与可靠性。

二、电子封装技术的应用领域

随着科技的进步与产业的升级,电子封装技术的应用领域日益广泛。在消费电子领域,随着智能手机、平板电脑等设备的普及与更新换代,对电子封装技术的需求不断增长。在汽车电子领域,随着自动驾驶、智能网联等技术的兴起,对电子封装技术的要求也越来越高。此外,在医疗电子、航空航天、工业控制等领域,电子封装技术同样发挥着至关重要的作用。这些领域的快速发展不仅为电子封装技术提供了广阔的市场空间,也对其提出了更高的要求与挑战。

三、电子封装技术的革新与发展

面对不断变化的市场需求与技术挑战,电子封装技术也在不断革新与发展。一方面,封装材料的研究与开发取得了显著进展。从传统的金属、陶瓷材料到先进的聚合物、复合材料等,封装材料的种类越来越丰富,性能也越来越优越。这些新材料的应用不仅提高了封装的可靠性与耐用性,还降低了成本、减轻了重量。另一方面,封装工艺的优化与创新也是电子封装技术发展的重要方向。通过引入先进的制造工艺与设备(如3D打印、微纳加工等),可以实现更加精细、高效的封装过程。这些工艺的优化不仅提高了生产效率与产品质量,还推动了电子封装技术的持续发展。

四、电子封装技术的教育体系与人才培养

电子封装技术作为一门高度专业化的学科领域,其教育体系与人才培养也备受关注。目前,国内外众多高校与科研机构都设立了相关专业或研究方向,致力于培养具有扎实理论基础与实践能力的电子封装技术人才。这些教育机构不仅注重传授学生电子工程、材料科学等基础知识与技能,还通过实验室实践、项目研究等方式培养学生的动手能力与创新思维。此外,一些领先的企业也积极参与到人才培养中来,通过校企合作、实习实训等方式为学生提供更加贴近实际的学习与就业机会。这些举措不仅为电子封装技术的发展注入了新的活力与动力,也为行业培养了一大批高素质的专业人才。

五、电子封装技术的职业发展路径与前景

对于电子封装技术的从业者而言,他们的职业发展路径充满了无限可能与挑战。一方面,他们可以在电子制造企业、半导体企业等行业中从事封装工艺工程师、质量工程师、设备工程师等职位。在这些岗位上,他们将负责封装工艺的设计与优化、产品质量的控制与提升以及生产设备的维护与管理等工作。通过不断积累实践经验与提升专业技能水平,他们可以逐步成长为行业内的专家与领军人物。另一方面,他们还可以选择进入高校、科研机构等从事科研与教学工作。在这里,他们将有机会参与到前沿科技的研究与开发中来,为推动电子封装技术的进步与发展贡献自己的力量。

从更宏观的角度来看,随着科技的不断发展与产业的持续升级,电子封装技术的市场需求将不断增长。这将为从业者提供更多的就业机会与发展空间。同时,随着技术的革新与产业的融合,电子封装技术也将与其他领域(如人工智能、物联网等)产生更加紧密的联系与互动。这将为从业者带来更多的创新机遇与发展挑战。因此可以说,电子封装技术的职业发展前景是广阔的且充满希望的。

六、结语

电子封装技术作为连接电子与信息产业的纽带与桥梁,在推动科技进步与产业发展中发挥着至关重要的作用。它不仅是一门高度专业化的工程技术学科领域,更是一个充满挑战与机遇的职业发展方向。对于有志于投身这一领域的学子们而言,他们不仅需要具备扎实的理论基础与实践能力还需要具备敏锐的创新意识与持续的学习精神。只有这样他们才能在电子封装技术的广阔天地中施展才华、实现价值并推动这一领域的不断进步与发展。同时我们也期待更多的人才能够加入到这个充满希望的行业中来共同为电子封装技术的未来贡献自己的力量。

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