芯片封装类型
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2023年3月16日发(作者：扬州个园简介)常见的封装类型
封装大致经过了如下发展进程：
结构方面：DIP封装(70年代)->SMT工艺(80年代LCCC/PLCC/SOP/QFP)->BGA封
装(90年代)->面向未来的工艺(CSP/MCM)
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
一．TO晶体管外形封装
TO（TransistorOut-line）的中文意思是“晶体管外形”。这是早期的封装规
格，例如TO-92，TO-92L，TO-220，TO-252等等都是插入式封装设计。近年来表
面贴装市场需求量增大，TO封装也进展到表面贴装式封装。
TO252和TO263就是表面贴装封装。其中TO-252又称之为D-PAK，TO-263又称
之为D2PAK。
D-PAK封装的MOSFET有3个电极，栅极（G）、漏极（D）、源极（S）。其中漏
极（D）的引脚被剪断不用，而是使用背面的散热板作漏极（D），直接焊接在
PCB上，一方面用于输出大电流，一方面通过PCB散热。所以PCB的D-PAK焊盘
有三处，漏极（D）焊盘较大。
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二．DIP双列直插式封装
DIP(DualIn－linePackage)是指采用双列直插形式
封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路
(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100
个。封装材料有塑料和陶瓷两种。采用DIP封装的CPU
芯片有两排引脚，使用时，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可
以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装结构形式
有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP（含
玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式）等。
DIP封装具有以下特点：
1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。
2.比TO型封装易于对PCB布线。
3.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。以采用40根I/O引脚
塑料双列直插式封装(PDIP)的CPU为例，其芯片面积/封装面积
=(3×3)/×50)=1:86，离1相差很远。（PS: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。如果封装尺寸远
比芯片大，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。）
用途：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。Intel公司早期CPU，如8086、80286就采用这种封装形式，缓存
(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。
PS.以下三~六使用的是SMT封装工艺（表面组装技术），欲知详情，请移步此处。
三．QFP方型扁平式封装
QFP(PlasticQuadFlatPockage)技术实现的CPU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。基材有陶瓷、金属和塑料三种。引脚中心
距有、、、、、等多种规格。
其特点是：
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1.用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。
2.封装外形尺寸小，寄生参数减小，适合高频应用。以焊区中心距、208根I/O
引脚QFP封装的CPU为例，如果外形尺寸为28mm×28mm，芯片尺寸为10mm×10mm，
则芯片面积/封装面积=(10×10)/(28×28)=1:，由此
可见QFP封装比DIP封装的尺寸大大减小。
3.封装CPU操作方便、可靠性高。
QFP的缺点是：当引脚中心距小于时，引脚容易弯曲。
为了防止引脚变形，现已出现了几种改进的QFP品种。如封装的四个角带有树指
缓冲垫的BQFP(见右图)；带树脂保护环覆盖引脚前端的GQFP；在封装本体里设
置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹具里就可进行测试的TPQFP。
用途：QFP不仅用于微处理器（Intel公司的80386处理器就采用塑料四边引出
扁平封装），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。
四．SOP小尺寸封装
SOP器件又称为SOIC(SmallOutlineIntegrated
Circuit)，是DIP的缩小形式，引线中心距为，材料
有塑料和陶瓷两种。SOP也叫SOL和DFP。SOP封装标
准有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等等，SOP后
面的数字表示引脚数，业界往往把“P”省略，叫SO
（SmallOut-Line）。
还派生出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）及SOT（小外形晶体
管）、SOIC（小外形集成电路）等。
五．PLCC塑封有引线芯片载体
PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)，引线中心距为，
引线呈J形，向器件下方弯曲，有矩形、方形两种。
PLCC器件特点：
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1.组装面积小，引线强度高，不易变形。
2..多根引线保证了良好的共面性，使焊点的一致性得以改善。
3.因J形引线向下弯曲，检修有些不便。
用途：现在大部分主板的BIOS都是采用的这种封装形式。
六．LCCC无引线陶瓷芯片载体
LCCC(LeadlessCeramicChipCarrier)其电极中心距
有、两种。通常电极数目为18~156个。
特点：
1.寄生参数小，噪声、延时特性明显改善。
2.应力小，焊点易开裂。
用途：用于高速，高频集成电路封装。主要用于军用电路。
七．PGA插针网格阵列封装
:
PGA(PinGridArrayPackage)芯片封装形式在芯片的
内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的
四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以
围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装
和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA
封装的CPU在安装和拆卸上的要求。
ZIF(ZeroInsertionForceSocket)是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳
手轻轻抬起，CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用
插座本身的特殊结构生成的挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存
在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，
CPU芯片即可轻松取出。
PGA封装具有以下特点：
1.插拔操作更方便，可靠性高。
2.可适应更高的频率。
实例：Intel系列CPU中，80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形
式。
八．BGA球栅阵列封装
随着集成电路技术的发展，对集成电路的
封装要求更加严格。这是因为封装技术关
系到产品的功能性，当IC的频率超过
100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓
的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚
数大于208Pin时，传统的封装方式有其
困难度。因此，除使用QFP封装方式外，
现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA(BallGrid
ArrayPackage)封装技术。
用途：BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封
装的最佳选择。
BGA封装技术又可详分为五大类：
（PlasricBGA）基板：
—
PBGA是最普遍的BGA封装类型，其载体为普通的印制板基材，如FR—4等。硅
片通过金属丝压焊方式连到载体的上表面，然后塑料模压成型。有些PBGA封装
结构中带有空腔，称热增强型BGA，简称EBGA。下表面为呈部分或完全分布的共
晶组份(37Pb／63Sn)的焊球阵列，焊球间距通常为、、。
PBGA有以下特点：
其载体与PCB材料相同，故组装过程二者的热膨胀系数TCE(Thermal
CoefficientOfExpansion)几乎相同，即热匹配性良好。
组装成本低。
共面性较好。
易批量组装。
电性能良好。
Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV处理器均采用这种封装形式。
（CeramicBGA）基板：
即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）
的安装方式。
硅片采用金属丝压焊方式或采用硅片线路面朝下，以倒装片方式实现与载体的互
联，然后用填充物包封，起到保护作用。陶瓷载体下表面是90Pb／10Sn的共晶
焊球阵列，焊球间距常为和。
…
CBGA具有如下特点：
优良的电性能和热特性。
密封性较好。
封装可靠性高。
共面性好。
封装密度高。
因以陶瓷作载体，对湿气不敏感。
封装成本较高。
组装过程热匹配性能差，组装工艺要求较高。
Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。
（FilpChipBGA）基板：硬质多层基板。
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（TapeBGA）基板：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。
载带球栅阵列TBGA是载带自动键合TAB(TapeAutomatedBonding)技术的延伸。
TBGA的载体为铜／聚酰亚胺／铜的双金属层带(载带)。载体上表面分布的铜导
线起传输作用，下表面的铜层作地线。硅片与载体实现互连后，将硅片包封起到
保护作用。载体上的过孔实现上下表面的导通，利用类似金属丝压焊技术在过孔
焊盘上形成焊球阵列。焊球间距有、、几种。
TBGA有以下特点：
封装轻、小。
电性能良。
组装过程中热匹配性好。
潮气对其性能有影响。
（CarityDownPBGA）基板：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。
综上，BGA封装具有以下特点：
O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。
2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接（C4），从而可以
改善电热性能。
…
3.厚度比QFP减少l/2以上，重量减轻3/4以上。
4.寄生参数减小，信号传输延迟小，适应频率大大提高。
5.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。
封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大。
九．CSP芯片尺寸封装
随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP(Chip
SizePackage)。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装
尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的倍，IC面积只比晶粒（Die）
大不超过倍。
CSP封装又可分为四类：
FrameType(传统导线架形式)，代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达
（Goldstar）等等。
InterposerType(硬质内插板型)，代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下
等等。
leInterposerType(软质内插板型)，其中最有名的是Tessera公司
的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气（GE）
和NEC。
LevelPackage(晶圆尺寸封装)：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将
整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发
的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。
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CSP封装具有以下特点：
1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。
2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。
3.极大地缩短延迟时间。
CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在
信息家电（IA）、数字电视（DTV）、电子书（E-Book）、无线网络WLAN／
GigabitEthemet、ADSL／手机芯片、蓝芽（Bluetooth）等新兴产品中。
十．MCM多芯片模型贴装
曾有人想，当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时，能否将高集成度、高性
能、高可靠的CSP芯片（用LSI或IC）和专用集成电路芯片（AS1C）在高密度
多层互联基板上用表面安装技术（SMT）组装成为多种多样电子组件、子系统或
系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM（MultiChipModel）。它将对现代化
的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。
MCM的特点有：
1.封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化。
2.缩小整机/组件封装尺寸和重量。一般体积减小1/4，重量减轻1/3。
3.可靠性大大提高。
结语
芯片封装的发展是适应微组装技术FPT(FinePitchTechnology)的发展而发展。
朝轻、薄、小化，高I／O数，外形尺寸小，引线或焊球间距小的方向发展。随
着技术的发展，性能将进一步提高，价格将会下降。这样电子组装的新时代将来
临，整机性能将明显改善。