1、PCB 元件封装知识专业应用 2009-10-17 09:49:33 阅读110 评论0 字号：大中小 2009-04-13 16:39转自：http:/ PCB(印制电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。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：1、 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1:1；2、 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；3、 基于散热的要求，封装越薄越好。封装主要分为 DIP 双列直插和 SMD 贴片封装两种。从结构方面，封装经历了最早期的晶体管 TO（如 TO-
2、89、TO92）封装发展到了双列直插封装，随后由 PHILIP 公司开发出了SOP 小外型封装，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）及 SOT（小外形晶体管） 、SOIC （小外形集成电路）等。从材料介质方面，包括金属、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。封装大致经过了如下发展进程：结构方面：TODIPPLCC 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
3、状凸点；装配方式：通孔插装表面组装直接安装具体的封装形式1、 SOP/SOIC 封装SOP 是英文 Small Outline Package 的缩写，即小外形封装。SOP 封装技术由19681969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）及SOT（小外形晶体管） 、SOIC（小外形集成电路）等。2、 DIP 封装DIP 是英文 Double In-linePackage 的缩写，即双列直插式封装。插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑
4、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。3、 PLCC 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。4、 TQFP 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（TQFP ）工艺能有效利用空间，从而降低对印刷电路板空间
5、大小的要求。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。5、 PQFP 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。6、 TSOP 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
6、脚，TSOP 适合用 SMT 技术（表面安装技术）在 PCB（印制电路板）上安装布线。 TSOP 封装外形尺寸时，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。7、 BGA 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。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，
7、具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。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
8、共面焊接，可靠性高。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 GridArray（小型球栅阵列封装） ，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23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
9、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，稳定性极佳电阻：RES1，RES2 ，RES3 ，RES4；封装属性为 AXIAL 系列无
10、极性电容：CAP;封装属性为 RAD-0.1到 RAD-0.4电解电容：ELECTROI;封装属性为 RB.2/.4到 RB.5/1.0电位器：POT1,POT2；封装属性为 VR-1到 VR-5二极管：封装属性为 DIODE-0.4(小功率)DIODE-0.7(大功率)三极管：常见的封装属性为 TO-18（普通三极管） TO-22(大功率三极管)TO-3(大功率达林顿管)电源稳压块有78和79系列；78系列如7805，7812，7820等79系列有7905，7912，7920等常见的封装属性有 TO126H 和 TO126V整流桥：BRIDGE1,BRIDGE2: 封装属性为 D 系列（D-
11、44，D-37，D-46）电阻：AXIAL0.3-AXIAL0.7 其中0.3-0.7 指电阻的长度，一般用AXIAL0.3瓷片电容：RAD0.1-RAD0.3。 其中0.1-0.3指电容大小，一般用 RAD0.1电解电容：RB.1/.2-RB.4/.8 其中.1/.2-.4/.8指电容大小。一般470uF 用 RB.3/.6二极管：DIODE0.4-DIODE0.7 其中0.4-0.7 指二极管长短，一般用 DIODE0.4发光二极管：RB.1/.2集成块：DIP8-DIP40, 其中8-40指有多少脚，8脚的就是 DIP8贴片电阻0603表示的是封装尺寸与具体阻值没有关系，但封装尺寸与功率
12、有关通常来说如下：0201 1/20W0402 1/16W0603 1/10W0805 1/8W1206 1/4W电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是：0402=1.0mmx0.5mm0603=1.6mmx0.8mm0805=2.0mmx1.2mm1206=3.2mmx1.6mm1210=3.2mmx2.5mm1812=4.5mmx3.2mm2225=5.6mmx6.5mm零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。是纯粹的空间概念因此不同的元件可共用同一零件封装，同种元件也可有不同的零件封装。像电阻，有传统的针插式，这种元件体积较大，电路板必须钻孔才能安置元件，完成钻孔后，插入
13、元件，再过锡炉或喷锡（也可手焊） ，成本较高，较新的设计都是采用体积小的表面贴片式元件（SMD ）这种元件不必钻孔，用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板，再把 SMD 元件放上，即可焊接在电路板上了。关于零件封装我们在前面说过，除了 DEVICE。LIB 库中的元件外，其它库的元件都已经有了固定的元件封装，这是因为这个库中的元件都有多种形式：以晶体管为例说明一下：晶体管是我们常用的的元件之一，在DEVICE。LIB 库中，简简单单的只有 NPN 与 PNP 之分，但实际上，如果它是 NPN 的2N3055那它有可能是铁壳子的 TO3，如果它是 NPN 的 2N3054，则有可能是铁壳的 TO-66或
14、TO-5，而学用的 CS9013，有 TO-92A，TO-92B，还有 TO-5，TO-46 ，TO-52等等，千变万化。还有一个就是电阻，在 DEVICE 库中，它也是简单地把它们称为 RES1和RES2，不管它是 100 还是470K 都一样，对电路板而言，它与欧姆数根本不相关，完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的1/4W 和甚至1/2W 的电阻，都可以用 AXIAL0.3元件封装，而功率数大一点的话，可用 XIAL0.4,AXIAL0.5等等。现将常用的元件封装整理如下：电阻类及无极性双端元件 AXIAL0.3-AXIAL1.0;/无极性电容 RAD0.1-RAD0.4/有极性电容
15、RB.2/.4-RB.5/1.0/二极管 DIODE0.4及 DIODE0.7/石英晶体振荡器 XTAL1/ 晶体管、FET、UJT TO-xxx(TO-3,TO-5)/可变电阻（POT1、POT2） VR1-VR5.当然，我们也可以打开 C:Client98PCB98libraryadvpcb.lib 库来查找所用零件的对应封装.这些常用的元件封装，大家最好能把它背下来，这些元件封装，大家可以把它拆分成两部分来记如电阻 AXIAL0.3可拆成 AXIAL 和0.3，AXIAL 翻译成中文就是轴状的，0.3则是该电阻在印刷电路板上的焊盘间的距离也就是300mil （因为在电机领域里，是以英制单
16、位为主的。同样的，对于无极性的电容，RAD0.1-RAD0.4 也是一样；对有极性的电容如电解电容，其封装为 RB.2/.4，RB.3/.6 等，其中“.2”为焊盘间距， “.4”为电容圆筒的外径。对于晶体管，那就直接看它的外形及功率，大功率的晶体管，就用 TO3，中功率的晶体管，如果是扁平的，就用 TO-220，如果是金属壳的，就用 TO-66，小功率的晶体管，就用 TO-5，TO-46，TO-92A 等都可以，反正它的管脚也长，弯一下也可以。对于常用的集成 IC 电路，有 DIPxx，就是双列直插的元件封装，DIP8 就是双排，每排有4个引脚，两排间距离是300mil,焊盘间的距离是100
17、mil。SIPxx 就是单排的封装。等等。值得我们注意的是晶体管与可变电阻，它们的包装才是最令人头痛的，同样的包装，其管脚可不一定一样。例如，对于 TO-92B 之类的包装，通常是1脚为 E（发射极） ，而2脚有可能是 B 极（基极） ，也可能是 C（集电极） ；同样的， 3脚有可能是 C，也有可能是B，具体是那个，只有拿到了元件才能确定。因此，电路软件不敢硬性定义焊盘名称（管脚名称） ，同样的，场效应管，MOS 管也可以用跟晶体管一样的封装，它可以通用于三个引脚的元件。Q1-B，在 PCB 里，加载这种网络表的时候，就会找不到节点（对不上） 。在可变电阻上也同样会出现类似的问题；在原理图中，
18、可变电阻的管脚分别为1、W、及2，所产生的网络表，就是1、2和 W，在 PCB 电路板中，焊盘就是1， 2，3。当电路中有这两种元件时，就要修改 PCB 与 SCH 之间的差异最快的方法是在产生网络表后，直接在网络表中，将晶体管管脚改为1，2，3；将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的1，2，3即可。封装的处理是个没有多大学问但是颇费功夫的“琐事”，举个简单的例子:DIP8很简单吧，但是有的库用 DIP-8,有的就是 DIP8. 即使对同一封装结构，在各公司的产品Datasheet 上描述差异就很大（不同的文件名体系、不同的名字称谓等） ；还有同一型号器件，而管脚排序不一样的情况，等等。对老器
19、件，例如你说的电感，是有不同规格（电感量、电流）和不同的设计要求（插装/SMD） 。真个是谁也帮不了谁，想帮也帮不上，大多数情况下还是靠自己的积累。这对，特别是刚开始使用这类软件的人都是感到很困惑的问题，往往很难有把握地找到（或者说确认）资料中对应的 footprint 就一定正确- 心中没数！其实很正常。我觉得现成“全能“ 的库不多；根据电路设计确定选型、找到产品资料，认真核对封装，必要时自己建库（元件） 。这些都是使用这类软件完成设计的必要的信息积累。这个过程谁也躲不开的。如果得以坚持，估计只需要一两个产品设计，就会熟练的。所谓“老手”也大多是这么“熬“过来的，甚至是作为“ 看家”东西的。这个“熬”不是很轻松的，但是必要。电阻类及无极性双端元件 AXIAL0.3-AXIAL1.0无极性电容 RAD0.1-RAD0.4有极性电容 RB.2/.4-RB.5/1.0二极管 DIODE0.4及 DIODE0.7石英晶体振荡器 XTAL1晶体管、FET、UJT TO-xxx(TO-3,TO-5)可变电阻（POT1、POT2） VR1-VR5
