一、常見芯片封裝類型介紹

芯片封裝是將集成電路（芯片）包裹在保護性外殼中的過程。這個外殼可以保護芯片免受物理損害、環(huán)境影響和靜電放電等，同時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，一般簡稱為DIPn（n是引腳的個數(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，一般大規(guī)?；虺笠?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。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。

• 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

（一）TO封裝特點

• 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和引腳引出功能。例如傳統(tǒng)的金屬殼TO封裝，能夠保護晶體管內(nèi)部的芯片免受外界的物理碰撞和一些簡單的環(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：在一些對空間要求不高、功率和頻率相對較低的電路中，如簡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現(xiàn)，成本相對較低，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

• 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，對于零基礎(chǔ)的初學(xué)者或者在一些教學(xué)實驗場景下，如學(xué)習(xí)51單片機時，很容易上手操作。例如在面包板上進行電路實驗時，DIP封裝的芯片可以方便地插入面包板的插孔中進行電路連接測試。

• 性能局限：然而，DIP封裝也存在明顯的缺點。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)用場景下，由于引腳較長等因素，會導(dǎo)致信號傳輸延遲增加、信號完整性受損等問題，所以不太適合高速電路的運行要求。

（三）SOP封裝特點

• 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顯著優(yōu)點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)計可以滿足芯片與外部電路豐富的連接需求，同時在生產(chǎn)線上的貼片操作也相對高效。

• 性能優(yōu)勢：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，引起輸出電壓擾動）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

• 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)計中，QFP封裝可以在較小的電路板面積上實現(xiàn)較多引腳的連接，滿足芯片與外部電路的信號傳輸需求。

• 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，適合大規(guī)模或超大規(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

• 外形與尺寸優(yōu)勢：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。這種相對小巧的外形使得它在一些對空間要求較為緊湊的電路板設(shè)計中具有優(yōu)勢，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（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，不過在拆卸時比QFP封裝要困難一些。

（六）BGA封裝特點

• 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，這對于現(xiàn)代電子設(shè)備不斷追求小型化的趨勢非常重要。例如在筆記本電腦、智能手機等設(shè)備中的內(nèi)存芯片封裝，BGA封裝能夠在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)更高的存儲容量和更好的性能表現(xiàn)。

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

• 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

• 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。這使得它在對空間極度敏感的電子設(shè)備中具有獨特的優(yōu)勢，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現(xiàn)豐富的功能接口。

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三、常見芯片封裝類型對比

（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，但在一些對空間要求不高、便于手工焊接和實驗操作的場景下有優(yōu)勢，如教學(xué)實驗板、簡單的工業(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，但相對于CSP和BGA，它們在一些對空間極度敏感的應(yīng)用場景下可能就不占優(yōu)勢了。例如在智能手機這種對空間要求極高的設(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

• 長引腳與短引腳：DIP封裝的引腳較長，這種長引腳在插拔過程中容易損壞，并且在高速電路中會帶來較大的信號傳輸延遲。而SOP、QFP等封裝類型的引腳相對較短，特別是QFP封裝的引腳從四個側(cè)面引出呈海鷗翼（L）型，在保證引腳數(shù)量的同時盡量縮短了引腳長度，有利于減少信號傳輸延遲，提高信號傳輸速度，適合高速電路應(yīng)用。BGA封裝則采用球狀凸點引腳，引腳位于芯片底部，這種形式進一步縮短了信號傳輸路徑，相比傳統(tǒng)長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，這種設(shè)計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引腳來實現(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現(xiàn)高性能的一個因素。

（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簡單，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。例如在一些消費電子產(chǎn)品的生產(chǎn)線上，SOP封裝的芯片可以高效地進行大規(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返修臺等，并且對焊接技術(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)，但在拆卸時比QFP封裝要困難一些，其引腳勾在里面的設(shè)計在拆卸時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引腳以及封裝底部有效地散發(fā)出去。這對于一些高功率、高頻率運行的芯片非常重要，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時間高負荷運行下的溫度穩(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，CSP封裝可以滿足芯片的散熱需求。

• 散熱相對較差的封裝：DIP封裝由于引腳較長且封裝結(jié)構(gòu)相對開放，散熱性能相對較差。在一些高功率應(yīng)用場景下，DIP封裝的芯片可能會因為散熱不及時而出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。SOP和QFP封裝雖然在其他方面有很多優(yōu)點，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)定運行，特別是在應(yīng)對高速信號傳輸和高功率運行時，其良好的電氣性能保證了芯片的可靠性。例如在一些對穩(wěn)定性要求極高的通信設(shè)備中的芯片封裝，BGA封裝能夠滿足長時間穩(wěn)定運行的需求。

• 可靠性低的封裝：DIP封裝的可靠性相對較差，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)信號完整性問題。不過在一些對可靠性要求不是特別高、工作環(huán)境相對穩(wěn)定且對成本比較敏感的應(yīng)用場景下，DIP封裝仍然可以使用，如一些簡單的電子玩具中的芯片封裝等。

（六）應(yīng)用場景適應(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，是一種比較通用的封裝類型。它在消費電子、工業(yè)控制、通信設(shè)備等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如在普通的手機主板、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)?？梢钥吹絈FP封裝的身影。

• 特定場景封裝：CSP封裝由于其極小的體積和高I/O密度，主要應(yīng)用于對空間極度敏感且功能復(fù)雜的場景，如微型傳感器、可穿戴設(shè)備等。BGA封裝則主要應(yīng)用于對性能、散熱和小型化要求較高的場景，如高端智能手機、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，但在一些對成本敏感、對空間要求不高且對焊接技術(shù)要求較低的場景下，如教學(xué)實驗、簡單的工業(yè)控制電路原型制作等仍然有應(yīng)用價值。

四、芯片封裝類型詳細分類

（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）之間進行粘貼固定、電路連線與封裝保護的工藝，使之成為易于取放輸送，并可與下一層次組裝進行接合的模組（組件Module）元件。例如在一些簡單的芯片封裝中，將芯片通過金屬絲鍵合（Wire Bonding）的方式連接到引腳架上，然后進行塑料封裝保護，這就是典型的芯片層次封裝。這個層次的封裝是整個封裝流程的基礎(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)個第一層次完成的封裝與其他電子零件組成一個電路卡（Card）的工藝。在這個層次，可能涉及到多個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，形成一個完整的電路卡，這就是電路卡層次的封裝。這個層次的封裝需要

芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。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、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、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，嚴重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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