一、常见芯片封装类型介绍

芯片封装是将集成电路（芯片）包裹在保护性外壳中的过程。这个外壳可以保护芯片免受物理损害、环境影响和静电放电等，同时还能为芯片提供引脚、散热和连接到电路板的方式。以下是一些常见的芯片封装类型：

• TO（Transistor Outline）封装：这是最早的封装类型，TO代表的是晶体管外壳，现在很多晶体管仍采用这种封装。晶体管还有贴片的形式，如SOT类型，其中SOT - 23是常用的三极管封装形式。

• DIP（Double In - line Package）封装：即双列直插式封装。集成电路的外形为长方形，在其两侧有两排平行的金属引脚，称为排针。DIP包装的元件可以焊接在印刷电路板电镀的贯穿孔中，或是插入在DIP插座（socket）上，一般简称为DIPn（n是引脚的个数），例如十四针的集成电路即称为DIP14。其引脚节距较大，为2.54mm，占用PCB板较多的控件。

• SOP（Small Outline Package）封装：是贴片式最常见的封装类型，基本采用塑料封装。引脚从封装两侧引出呈L字形，由1968 - 1969年菲利浦公司开发成功，之后逐渐派生出多种类型，如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。在各类集成电路上广泛应用。

• QFP（Quad Flat Package）封装：即小型方块平面封装，在颗粒四周都带有针脚，是表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼（L）型。在QFP的基础上还发展出了TQFP（薄塑封四角扁平封装）、PQFP（塑封四角扁平封装）、TSOP（薄型小尺寸封装）等封装形式。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。

• PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封装：即塑封J引线芯片封装，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。这种封装适合用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。与QFP封装相比，其引脚是勾里面的，不容易变形，但如果拆了的话，比QFP封装要难点。

• BGA（Ball Grid Array Package）封装：随着芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加以及功耗增大，为满足发展需求而产生的封装类型。即球栅阵列封装，与TSOP相比，具有更小的体积、更好的散热性和电性能。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，并且有更加快速和有效的散热途径，但焊接难度大幅提升。

• CSP封装：在各种封装中，CSP是面积最小、厚度最小，也就是体积最小的封装。在相同尺寸的各类封装中，CSP的输入/输出端数可以做得更多，经常在内存芯片的封装中出现。

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二、常见芯片封装类型特点

（一）TO封装特点

• 结构方面：作为最早的封装类型，主要用于晶体管，其结构形式能很好地适应晶体管的物理特性，对于早期的电子元件来说，这种外壳式的封装提供了基本的物理保护和引脚引出功能。例如传统的金属壳TO封装，能够保护晶体管内部的芯片免受外界的物理碰撞和一些简单的环境影响，如灰尘、湿气等在一定程度上的侵入。

• 应用适应性：在一些对空间要求不高、功率和频率相对较低的电路中，如简单的音频放大电路等，TO封装的晶体管能够很好地发挥作用。而且，从工艺角度来看，TO封装在早期的电子制造工艺中比较容易实现，成本相对较低，适合大规模生产一些基础的电子元件。

（二）DIP封装特点

• 物理特性：DIP封装的芯片面积大，引脚节距为2.54mm，这使得它非常好焊接，对于零基础的初学者或者在一些教学实验场景下，如学习51单片机时，很容易上手操作。例如在面包板上进行电路实验时，DIP封装的芯片可以方便地插入面包板的插孔中进行电路连接测试。

• 性能局限：然而，DIP封装也存在明显的缺点。其芯片在插拔过程中很容易损坏，可靠性比较差。在高速电路应用场景下，由于引脚较长等因素，会导致信号传输延迟增加、信号完整性受损等问题，所以不太适合高速电路的运行要求。

（三）SOP封装特点

• 封装便利性：SOP封装是贴片式封装，引脚从封装两侧引出呈L字形。这种封装形式的一个显著优点是在封装芯片的周围能够做出很多引脚，这使得封装操作较为方便。例如在大规模集成电路的生产过程中，这种多引脚的设计可以满足芯片与外部电路丰富的连接需求，同时在生产线上的贴片操作也相对高效。

• 性能优势：它基本采用塑料封装，可靠性比较高。SOP封装派生出来的多种类型，如TSOP等，适合用SMT（表面安装）技术在PCB上安装布线，在寄生参数（电流大幅度变化时，引起输出电压扰动）方面表现较好，减小了寄生参数，适合高频应用，并且操作方便，是目前的主流封装方式之一。

（四）QFP封装特点

• 空间利用与引脚分布：QFP封装为小型方块平面封装，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼（L）型。这种四侧引脚扁平封装形式能够有效利用空间，降低对印刷电路板空间大小的要求。例如在一些电路板空间有限，但又需要集成较多功能的电路设计中，QFP封装可以在较小的电路板面积上实现较多引脚的连接，满足芯片与外部电路的信号传输需求。

• 大规模集成适应性：像PQFP这种在QFP基础上发展起来的封装形式，引脚之间距离很小，管脚很细，适合大规模或超大规模集成电路。例如在复杂的微处理器芯片或者高端的FPGA芯片封装中，PQFP封装能够在有限的芯片封装尺寸内容纳较多的引脚，以实现芯片内部众多功能模块与外部电路的连接。

（五）PLCC封装特点

• 外形与尺寸优势：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。这种相对小巧的外形使得它在一些对空间要求较为紧凑的电路板设计中具有优势，例如在便携式电子设备的电路板上，PLCC封装的芯片可以节省宝贵的电路板空间。

• 安装与可靠性：PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有较高的可靠性。其引脚的特殊设计（勾里面）使得引脚不容易变形，保证了在安装和使用过程中的稳定性，不过在拆卸时比QFP封装要困难一些。

（六）BGA封装特点

• 高性能表现：BGA封装即球栅阵列封装，与TSOP相比，具有更小的体积、更好的散热性和电性能。在相同容量下，采用BGA封装技术的内存产品体积只有TSOP封装的三分之一，这对于现代电子设备不断追求小型化的趋势非常重要。例如在笔记本电脑、智能手机等设备中的内存芯片封装，BGA封装能够在有限的空间内实现更高的存储容量和更好的性能表现。

• 散热与存储提升：BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，并且拥有更加快速和有效的散热途径。这是因为BGA封装的引脚以球状凸点形式存在于芯片底部，使得信号传输路径更短，电气性能更好，同时也有利于热量的散发，能够满足高性能芯片在高频率、高功率运行时的散热需求。

• 焊接难度：然而，BGA封装的焊接难度极大提升，需要专门的设备和较高的焊接技术水平，一般人很难进行焊接操作。这是由于其引脚在芯片底部，且球间距较小，在焊接过程中容易出现虚焊、短路等问题。

（七）CSP封装特点

• 极小的体积：CSP封装在各种封装中面积最小、厚度最小，是体积最小的封装。这使得它在对空间极度敏感的电子设备中具有独特的优势，如在一些超小型的传感器芯片或者微型医疗设备中的芯片封装中，CSP封装能够满足设备对芯片极小尺寸的要求。

• 高I/O密度：在相同尺寸的各类封装中，CSP的输入/输出端数可以做得更多。这意味着在有限的封装尺寸下，CSP封装能够实现更多的信号输入和输出，满足一些功能复杂但又受空间限制的芯片与外部电路的连接需求，例如在一些高密度集成的微控制器或者复杂功能的专用集成电路（ASIC）中，CSP封装可以在小尺寸下实现丰富的功能接口。

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三、常见芯片封装类型对比

（一）物理尺寸

• 大型封装：DIP封装的芯片面积较大，且引脚节距为2.54mm，在常见封装类型中属于物理尺寸较大的一种。这使得它在电路板上占用较大的空间，不太适合小型化电子设备的需求，但在一些对空间要求不高、便于手工焊接和实验操作的场景下有优势，如教学实验板、简单的工业控制板等。

• 小型封装：与DIP相比，SOP、QFP、PLCC、BGA和CSP都属于小型封装。其中，CSP是体积最小的封装，它在面积和厚度上都做到了最小化；BGA封装的体积也很小，并且在相同容量下，其体积相比TSOP封装只有其三分之一；SOP、QFP和PLCC虽然在尺寸上比DIP小很多，但相对于CSP和BGA，它们在一些对空间极度敏感的应用场景下可能就不占优势了。例如在智能手机这种对空间要求极高的设备中，CSP和BGA封装更能满足需求，而SOP、QFP和PLCC可能更多地应用于一些相对空间较为宽裕的小型电子设备或者功能模块中。

（二）引脚特点

• 长引脚与短引脚：DIP封装的引脚较长，这种长引脚在插拔过程中容易损坏，并且在高速电路中会带来较大的信号传输延迟。而SOP、QFP等封装类型的引脚相对较短，特别是QFP封装的引脚从四个侧面引出呈海鸥翼（L）型，在保证引脚数量的同时尽量缩短了引脚长度，有利于减少信号传输延迟，提高信号传输速度，适合高速电路应用。BGA封装则采用球状凸点引脚，引脚位于芯片底部，这种形式进一步缩短了信号传输路径，相比传统长引脚封装在电气性能上有很大提升。

• 引脚数量与间距：PQFP封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，这种设计使得它能够在有限的封装尺寸内容纳更多的引脚，适合大规模或超大规模集成电路。例如一些高端的微处理器芯片可能需要上百个引脚来实现与外部电路的连接，PQFP这种引脚间距小且引脚数量多的封装形式就能够满足需求。而DIP封装由于引脚节距较大，在相同尺寸下能容纳的引脚数量相对较少。另外，BGA封装的球间距也较小，在单位面积上能够实现更多的引脚连接，这也是它能够在小体积下实现高性能的一个因素。

（三）焊接难度

• 易焊接类型：DIP封装是非常好焊接的一种封装类型，它的引脚较大且间距宽，适合初学者或者在手工焊接场景下使用。SOP封装也比较容易焊接，它的引脚呈L字形，在贴片焊接过程中操作相对简单，并且其可靠性高，是目前主流的封装方式之一，在工业生产中的贴片焊接工艺中广泛应用。例如在一些消费电子产品的生产线上，SOP封装的芯片可以高效地进行大规模贴片焊接操作。

• 难焊接类型：BGA封装的焊接难度极大，它的引脚在芯片底部，是球状凸点形式，球间距较小，在焊接过程中需要专门的设备，如BGA返修台等，并且对焊接技术水平要求很高，一般需要经过专业培训的人员才能进行操作。PLCC封装虽然在安装布线方面适合SMT技术，但在拆卸时比QFP封装要困难一些，其引脚勾在里面的设计在拆卸时容易损坏引脚或者封装本身。

（四）散热性能

• 散热良好的封装：BGA封装具有较好的散热性能，它的封装结构使得热量能够通过球状凸点引脚以及封装底部有效地散发出去。这对于一些高功率、高频率运行的芯片非常重要，例如在高性能的CPU或者GPU芯片封装中，BGA封装能够保证芯片在长时间高负荷运行下的温度稳定性，避免因过热而导致性能下降或者损坏。另外，CSP封装虽然体积小，但由于其结构紧凑，在一些特定的应用场景下也能够实现较好的散热效果，例如在一些小型化的功率芯片封装中，通过合理的散热设计，CSP封装可以满足芯片的散热需求。

• 散热相对较差的封装：DIP封装由于引脚较长且封装结构相对开放，散热性能相对较差。在一些高功率应用场景下，DIP封装的芯片可能会因为散热不及时而出现过热现象。SOP和QFP封装虽然在其他方面有很多优点，但在散热性能上也不如BGA封装。不过，随着散热技术的不断发展，如通过在电路板上添加散热片等辅助散热措施，也可以在一定程度上改善这些封装的散热问题。

（五）可靠性

• 可靠性高的封装：SOP封装是可靠性比较高的一种封装类型，它基本采用塑料封装，在各类集成电路上广泛应用。PLCC封装也具有较高的可靠性，其外形尺寸小且引脚不容易变形，适合SMT表面安装技术在PCB上安装布线。BGA封装在可靠性方面也表现出色，除了焊接难度大之外，它的结构和电气性能使得它在正常工作状态下能够稳定运行，特别是在应对高速信号传输和高功率运行时，其良好的电气性能保证了芯片的可靠性。例如在一些对稳定性要求极高的通信设备中的芯片封装，BGA封装能够满足长时间稳定运行的需求。

• 可靠性低的封装：DIP封装的可靠性相对较差，其芯片在插拔过程中容易损坏，并且在高速电路中由于引脚等因素容易出现信号完整性问题。不过在一些对可靠性要求不是特别高、工作环境相对稳定且对成本比较敏感的应用场景下，DIP封装仍然可以使用，如一些简单的电子玩具中的芯片封装等。

（六）应用场景适应性

• 通用型封装：SOP封装由于其具有较多的引脚、可靠性高、焊接方便以及适合高频应用等特点，是一种比较通用的封装类型。它在消费电子、工业控制、通信设备等多个领域都有广泛的应用。例如在普通的手机主板、电脑主板上的一些小功能芯片（如电源管理芯片、音频芯片等）很多都采用SOP封装。QFP封装也在很多领域有广泛的应用，特别是在一些需要较多引脚连接的大规模或超大规模集成电路中，如微处理器、FPGA等芯片的封装中经常可以看到QFP封装的身影。

• 特定场景封装：CSP封装由于其极小的体积和高I/O密度，主要应用于对空间极度敏感且功能复杂的场景，如微型传感器、可穿戴设备等。BGA封装则主要应用于对性能、散热和小型化要求较高的场景，如高端智能手机、笔记本电脑中的内存芯片和处理器芯片封装。而DIP封装虽然在现代电子设备中的应用逐渐减少，但在一些对成本敏感、对空间要求不高且对焊接技术要求较低的场景下，如教学实验、简单的工业控制电路原型制作等仍然有应用价值。

四、芯片封装类型详细分类

（一）按封装工艺层次分类

• 芯片层次封装（Chip Level Packaging）：这是封装工艺的第一层次，也称为第一级封装。主要是把集成电路芯片与封装基板或引脚架（Lead Frame）之间进行粘贴固定、电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次组装进行接合的模组（组件Module）元件。例如在一些简单的芯片封装中，将芯片通过金属丝键合（Wire Bonding）的方式连接到引脚架上，然后进行塑料封装保护，这就是典型的芯片层次封装。这个层次的封装是整个封装流程的基础，直接关系到芯片的电气连接、物理保护和后续的组装便利性等方面。

• 电路卡层次封装（Card Level Packaging）：属于第二层次封装，将数个第一层次完成的封装与其他电子零件组成一个电路卡（Card）的工艺。在这个层次，可能涉及到多个芯片封装以及其他如电阻、电容等电子元件的集成。例如在电脑主板上，将多个芯片（如CPU、内存芯片等）的封装以及其他电子元件通过印刷电路板（PCB）的布线和焊接等工艺组合在一起，形成一个完整的电路卡，这就是电路卡层次的封装。这个层次的封装需要

芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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