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SMD的9種封裝技術(shù)介紹【圖文】

2020-05-19 12:01:49 5328

表面組裝器件(SMD)是在原有雙列直插器件(Dual in-line Package,DIP)的基礎上發(fā)展起來(lái)的,是通孔插裝技術(shù)向SMT發(fā)展的重要標志,表面組裝器件主要有以下9種封裝技術(shù)。

(1)小外形晶體管 (SOT) (small outline transister)

SOT是采用小外形封裝結構的表面組裝晶體管,主要有SOT23、SOT89、SOT143、SOT25等。SOT23是常用的三極管封裝形式,有3條翼形引腳,分別為集電極、發(fā)射極和基極,分別列于元件長(cháng)邊兩側,其中,發(fā)射極和基極在同一側,常見(jiàn)于小功率晶體管、場(chǎng)效應管和帶電阻網(wǎng)絡(luò )的復合晶體管,強度好,但可焊性差,外形如圖2-1(a)所示。SOT89具有3條短引腳,分布在晶體管的一側,另外一側為金屬散熱片,與基極相連,以增加散熱能力,常見(jiàn)于硅功率表面組裝晶體管,適用于較高功率的場(chǎng)合,外形如圖2-1(b)所示。SOT143具有4條翼形短引腳,從兩側引出,引腳中寬度偏大的一端為集電極,這類(lèi)封裝常見(jiàn)于高頻晶體管,外形如圖2-1(c)所示。SOT252屬于大功率晶體管,3條引腳從一側引出,中間一條引腳較短,為集電極,與另一端較大的引腳相連,該引腳為散熱作用的銅片。外形如圖2-1(d)所示

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      (a)

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         (b)

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     (c)

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        (d)

                                                                                                                    圖2-1 SOT外形圖

(2)小外形封裝集成電路(SOIC) (small outline Integrated Circuit )

SOIC封裝為兩側有翼形狀或J形狀短引線(xiàn)的一種表面組裝元器件封裝形式。SOIC封裝有兩種不同的引腳形式:一種是翼形引腳的SOP,一種是具有J形引腳的SOJ。

SOP封裝常見(jiàn)于線(xiàn)性電路、邏輯電路、隨機存儲器等,常見(jiàn)的型號有SOP8、SOP14   SOP16、SOP20、SOP24、SOP28、SOP48、SOP56、SOP64等。SOP引腳間距有1.27mm、1.0mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等,引腳數為雙數,對稱(chēng)分布。

SOJ與SOP不同,其引腳間距只有1.27mm,引腳數主要有14、16、18、20、22、24、26、28。與翼形引腳相比,J形引腳比較粗,不易變形,J形引腳具有一定的彈性,可以緩解貼裝和焊接的壓力,防止焊點(diǎn)開(kāi)裂。

(3)塑封有引腳的芯片載體PLCC(Plastic Leadled Chip Carrier)

PLCC封裝的引腳在芯片底部向內彎曲,J形引腳具有一定的彈性,可緩解安裝和焊接應力,主要用于計算機微機處理單元、專(zhuān)用集成電路、門(mén)陣列電路等。PLCC有方形和矩形兩種,方形的引腳數有20-84個(gè),矩形的引腳數有18-32個(gè),其外形如圖2-2所示。

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                                                                                                         圖2-2 PLCC外形圖

(4)無(wú)引腳的陶瓷芯片載體LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)

LCCC是在陶瓷基板的四個(gè)側面都設有電極焊盤(pán)而無(wú)引腳的表面貼裝型封裝,芯片被封裝在陶瓷載體上,用于高速,高頻集成電路封裝,引腳間距主要有1.27mm和1.0mm兩種。LCCC外形有正方形和矩形兩種,正方形有16、20、21.27mm和1.0mm兩種。LCCC外形有正方形和矩形兩種,正方形有16、20、24、28、44、52、68、84、100和156個(gè)電極,矩形有18、22、28和32個(gè)電極,其外形如圖2-3所示。

                                                                                                         476.png

                                                                                                             圖2-3 LCCC外形圖

(5)方形扁平封裝(QFP)(Quad flat package)

QFP是適應集成電路內容增多、I/O數量增多而出現的封裝形式,是專(zhuān)門(mén)為小引腳間距IC而研制的新型封裝形式。QFP四邊都具有翼形短引腳,封裝的芯片一般都是大規模集成電路,有方形和矩形兩種,電極引腳數最少為28腳,最多可達到576腳,常見(jiàn)的引腳間距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.50mm、0.40mm、0.3mm等,QFP由于引腳多,接觸面積大,具有較高的焊接強度,但在運輸、存儲和安裝中引腳易折彎和損壞,使引腳的共面度發(fā)生改變,影響器件的共面焊接。

隨著(zhù)封裝技術(shù)的不斷發(fā)展,目前市面上已有收縮型四方扁平封裝(SQFP),薄型

四方扁平封裝(TQFP)和陶瓷四方扁平封裝(CQFP)等形式,他們的尺寸比傳統的QFP更小,其中TQFP封裝的厚度已經(jīng)降到1.0mm甚至0.5mm。

(6)球柵陣列封裝BGA(Ball Grid Array)

BGA是大規模集成電路的封裝技術(shù),封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面,常見(jiàn)的引腳間距有1.5mm、1.27mm、1.0mm。BGA封裝I/O引腳數雖然增加了,但引腳間距并沒(méi)有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率,雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能,厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高,組裝可用共面焊接,可靠性高,極大地改善了組裝的工藝性,特別適合在高頻電路中使用。存在的問(wèn)題是焊后檢查和維修比較困難,必須使用射線(xiàn)檢測才能確保焊接的可靠性;易吸潮,使用前應經(jīng)過(guò)烘干處理。

BGA通常由芯片、基底、引腳和封殼等組成,根據芯片位置、引腳排列、基底材料和密封方式的不同,BGA可分為塑封球柵陣列(Plastic Ball Grid Array,PBGA)、陶瓷球柵陣列(Ceramic Ball Grid Array,CBGA)、陶瓷柱柵陣列(Ceramic Column Grid Array,CCGA)和載帶球柵陣列(Tape Ball Grid Array,TBGA)等。

PBGA芯片正面朝上,通過(guò)金線(xiàn)壓焊到基底的上表面,封裝成本低,引腳不易變形,可靠性高,易吸濕,拆下后須重新植球;CBGA是連接在多層陶瓷基底的上表面,電性能、熱性能、機械性能高,抗腐蝕、抗濕性能好,但封裝尺寸大時(shí),陶瓷與基體之間的CTE失配,易引起熱循環(huán)失效;CCGA焊料柱可承受元器件、PCB之間不同而產(chǎn)生的應力,組裝過(guò)程中焊料柱比焊球更易受機械損傷;TBGA采用雙金屬層帶作為其基底,基底與芯片之間的連接通常用倒裝技術(shù)來(lái)實(shí)現,體積小,電性能優(yōu)異,易批量組裝,與PCB的CTE匹配性好,但易吸濕,封裝費用高。

(7)芯片尺寸級封裝(Chip Scale Package )

CSP是BGA進(jìn)一步微型化的產(chǎn)物,它減小了芯片封裝外形的尺寸,封裝后的IC尺寸邊長(cháng)不大于芯片的1.2倍,IC面積不超過(guò)晶粒的1.4倍,適用于引腳數少的內存條和便攜式電子產(chǎn)品,常用的引腳間距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm,其外形如圖2-4所示。

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圖2-4 CSP外形圖

CSP比QFP提供了更短的互連,電性能更好,更適合在高頻場(chǎng)合使用,尺寸比BGA更小,更平整,有利于提高回流焊質(zhì)量,本體薄,故具有更好的散熱性能,但是存在焊點(diǎn)質(zhì)量檢測問(wèn)題和熱膨脹系數匹配問(wèn)題。

(8)裸芯片封裝COB(Chip on Board)

COB是將裸芯片用導電或非導電膠粘附在互連基板上,然后進(jìn)行引線(xiàn)鍵合實(shí)現其電氣連接,焊區與芯片體在同一平面上,周邊均勻分布,最小間距為0.1mm,采用線(xiàn)焊將引線(xiàn)和PCB焊盤(pán)焊好,用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行封裝保護鍵合引線(xiàn)。

COB不適合大批量自動(dòng)貼裝,并且用于COB法的制造工藝難度相對較大,散熱也有一定困難,通常適用于低功耗的IC芯片,其外形如圖2-5所示。

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圖2-5 COB外形圖

(9)倒裝芯片封裝FC(Flip Chip)

倒裝芯片封裝技術(shù)為1960年IBM公司所開(kāi)發(fā),為了降低成本,提高速度,提高組件可靠性,FC使用在第一層芯片與載板接合封裝,封裝方式為芯片正面朝下向基板,無(wú)需引線(xiàn)鍵合,形成最短電路,降低電阻;采用金屬球連接,縮小了封裝尺寸,改善電性表現,解決了BGA為增加引腳數而需擴大體積的困擾。

FC通常應用在時(shí)脈較高的CPU或高頻RF上,以獲得更好的效能,與傳統速度較慢的引線(xiàn)鍵合技術(shù)相比,FC更適合應用在高腳數、小型化、多功能、高速度趨勢IC的產(chǎn)品中。


標簽: SMD

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