
芯片封装,是将芯片与外部电路连接起来并为其提供保护的关键工艺。
封装不仅决定了芯片如何安装到电路板上,更直接影响着芯片的性能、散热和可靠性。它的命名直接反映了引脚的外形、排列方式以及基板的制造工艺。
今天,平台君就聊聊芯片封装的那些事儿。
插装封装
DIP(Dual In-Line Package):双列直插式封装,是早期最普及的封装形式。
封装两侧引出两排的金属引脚,结构简单、成本低、无需设计PCB,直接将芯片插入板孔即可搭建测试电路,常见于逻辑芯片、运算放大器、EEPROM等芯片。
SN74LS00 是一款四路2输入正与非门,输入可接受3.3V或2.5V逻辑输入。该芯片采用DIP14引脚封装,下图是它的封装正反图。
封装图(图源:IPBrain平台)
表面贴装封装
SOP(Small Outline Package):小型引脚封装,是最早实现大规模应用的表面贴装封装形式之一。
引脚从两侧水平伸出,向下弯曲成“L”形,形状似“海鸥翼”状。这种形状便于目视检查焊接质量,但引脚较长,寄生电感大,广泛应用于各类通用集成电路。
这是ADI旗下的一款单片工业CMOS模拟多路复用器ADG1406,下图是它的正反封装图。
封装图(图源:IPBrain平台)
ADG1406共包含16个通道,每个通道在两个方向上均具有相同的导通特性,并且输入信号范围可扩展至电源电压。
这是其中一个通道的Poly层图像。
Poly层图像(图源:IPBrain平台)
无引脚扁平封装
QFN(Quad Flat Non-Leades Package):四侧无引脚扁平封装,是近年来非常主流的一种封装形式。
外形呈正方形,四边底部有裸露的金属焊盘,底部中央有一个大的散热焊盘,焊盘直接与芯片引脚连接。散热效果好,寄生电感小,适用于高功率和高频场景。
例如德州仪器的TPS7A53-Q1,是一款3A 高精度汽车级低噪声LDO 稳压器,封装尺寸约为3.46mm x 3.46mm。
封装图(图源:IPBrain平台)
此器件的优秀性能可抑制电源产生的相位噪声和时钟抖动,因此非常适合为射频放大器、雷达传感器和芯片组供电。
球栅阵列封装
BGA(Ball Grid Array):球栅阵列封装,是最经典的高性能封装形式。
通过底部阵列分布的焊球实现芯片与PCB的电气连接和固定,引脚数可达1000个,散热性能和信号完整性优异,缺点是焊接后无法目检。常用于CPU、GPU、FPGA等高性能芯片。
LTM4644是一款每路输出可提供4A电流的四通道DC/DC降压型μModule (微型模块)稳压器,采用9mm x 15mm x 5.01mm BGA 封装,共有77个引脚。
封装图(图源:IPBrain平台)
该芯片有电流模式控制、快速响应状态、可通过并联提供更高的输出电流、支持输出电压跟踪、内部温度检测二极管输出、外部频率同步、过压、过流和过热保护等特性。
下图是该芯片的比较器电路。
电路图(图源:IPBrain平台)
芯片级封装
CSP(P-Chip Scale Package):芯片级封装,最新一代的内存芯片封装技术。
它的定义是封装尺寸不超过芯片本身尺寸的1.2倍。它极大地节省了空间,散热和电气性能优异,是智能手机、可穿戴设备等微型化电子产品的重要支撑。
封装形式见下图,QET7100A芯片是一款高通旗下的高端射频前端模组,封装尺寸为3.94mm X 2.54mm。
该芯片适用于无线通信系统,尤其是 5G 网络场景,iPhone17手机就使用过此芯片。
封装图(图源:IPBrain平台)
总结
从DIP到CSP,芯片封装技术的发展始终围绕着一个核心诉求:在更小的空间内实现更多的功能、更强的性能和更好的散热。
所以选择合适的封装类型,不仅关乎芯片能否正常工作,更决定了整个电子产品的性能、成本和可靠性。
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