PCB常用封装说明

操作方法

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  PCB常用封装说明 2009-04-04 12:26 电阻               AXIAL   无极性电容   RAD   电解电容      RB-   电位器           VR   二极管           DIODE   三极管            TO   电源稳压块78和79系列 TO－126H和TO-126V   场效应管      TO   整流桥            D－44 D－37 D－46   单排多针插座 CON SIP   双列直插元件 DIP   晶振               XTAL1   电阻：           RES1，RES2，RES3，RES4；封装属性为axial系列   无极性电容：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-44，D-37，D-46）   电阻：         AXIAL0.3-AXIAL0.7 其中0.4-0.7指电阻的长度，一般用AXIAL0.4   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<100uF用 RB.1/.2,100uF-470uF用RB.2/.4,>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 但封装尺寸与功率有关   通常来说 0201 1/20W 0402 1/16W 0603 1/10W 0805 1/8W 1206 1/4W 电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是: 0402=1.0x0.5 0603=1.6x0.8 0805=2.0x1.2 1206=3.2x1.6 1210=3.2x2.5 1812=4.5x3.2 2225=5.6x6.5 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TO—3，如果它是NPN的2N3054，则有 可能是铁壳的TO-66或TO-5，而学用的CS9013，有TO-92A，TO-92B，还有TO-5，TO-46，TO-5 2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100Ω 还是470KΩ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AXIAL0.4,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 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:\Client98\PCB98\library\advpcb.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R B.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TO—3，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100mil。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，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。 大的来说,元件有插装和贴装. 01．BGA 球栅阵列封装     02．CSP 芯片缩放式封装   03．COB 板上芯片贴装   04．COC 瓷质基板上芯片贴装   05．MCM 多芯片模型贴装   06．LCC   无引线片式载体   07．CFP   陶瓷扁平封装   08．PQFP 塑料四边引线封装   09．SOJ    塑料J形线封装   10．SOP   小外形外壳封装   11．TQFP 扁平簿片方形封装   12．TSOP 微型簿片式封装   13．CBGA 陶瓷焊球阵列封装   14．CPGA 陶瓷针栅阵列封装   15．CQFP 陶瓷四边引线扁平   16．CERDIP 陶瓷熔封双列   17．PBGA 塑料焊球阵列封装   18．SSOP 窄间距小外型塑封   19．WLCSP 晶圆片级芯片规模封装   20．FCOB 板上倒装片   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。 CDIP-----Ceramic Dual In-Line Package   CLCC-----Ceramic Leaded Chip Carrier   CQFP-----Ceramic Quad Flat Pack   DIP-----Dual In-Line Package   LQFP-----Low-Profile Quad Flat Pack   MAPBGA------Mold Array Process Ball Grid Array   PBGA-----Plastic Ball Grid Array   PLCC-----Plastic Leaded Chip Carrier   PQFP-----Plastic Quad Flat Pack   QFP-----Quad Flat Pack   SDIP-----Shrink Dual In-Line Package   SOIC-----Small Outline Integrated Package   SSOP-----Shrink Small Outline Package   DIP-----Dual In-Line Package-----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。   PLCC-----Plastic Leaded Chip Carrier-----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。   PQFP-----Plastic Quad Flat Package-----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。   SOP-----Small Outline Package------1968～1969年菲为浦公司就开发出小外形封装（SOP）。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。   常见的封装材料有：塑料、陶瓷、玻璃、金属等，现在基本采用塑料封装。 按封装形式分：普通双列直插式，普通单列直插式，小型双列扁平，小型四列扁平，圆形金属，体积较大的厚膜电路等。 按封装体积大小排列分：最大为厚膜电路，其次分别为双列直插式，单列直插式，金属封装、双列扁平、四列扁平为最小。 两引脚之间的间距分：普通标准型塑料封装，双列、单列直插式一般多为2.54±0.25 mm，其次有2mm（多见于单列直插式）、1.778±0.25mm（多见于缩型双列直插式）、1.5±0.25mm，或1.27±0.25mm(多见于单列附散热片或单列V型)、1.27±0.25mm(多见于双列扁平封装)、1±0.15mm(多见于双列或四列扁平封装)、0.8±0.05～0.15mm(多见于四列扁平封装)、0.65±0.03mm(多见于四列扁平封装)。 双列直插式两列引脚之间的宽度分：一般有7.4～7.62mm、10.16mm、12.7mm、15.24mm等数种。 双列扁平封装两列之间的宽度分（包括引线长度：一般有6～6.5±mm、7.6mm、10.5～10.65mm等。 四列扁平封装40引脚以上的长×宽一般有：10×10mm(不计引线长度)、13.6×13.6±0.4mm(包括引线长度)、20.6×20.6±0.4mm(包括引线长度)、8.45×8.45±0.5mm(不计引线长度)、14×14±0.15mm（不计引线长度）等。   插入式封装   引脚插入式封装(Through-Hole Mount)。此封装形式有引脚出来，并将引脚直接插入印刷电路板(PWB)中，再由浸锡法进行波峰焊接，以实现电路连接和机械固定。由于引脚直径和间距都不能太细，故印刷电路板上的通孔直径，间距乃至布线都不能太细，而且它只用到印刷电路板的一面，从而难以实现高密度封装。它又可分为引脚在一端的封装(Single ended)，引脚在两端的封装(Double ended)禾口弓I胜9矩正封装(Pin Grid   Array)。   引脚在一端的封装(Single ended)又可分为三极管封装和单列直插式封装(Single In-line Package)。   引脚在两端的封装(Double ended)又可分为双列直插式封装，Z形双列直插式封装和收缩型双列直插式封装等。   双列直插式封装(DIP：Dual In-line   Package)。它是20世纪70年代的封装形式，首先是陶瓷多层板作载体的封装问世，后来Motorola和Fairchild开发出塑料封装。绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的芯片有两排引脚，分布于两侧，且成直线平行布置，引脚直径和间距为2．54 mm(100 mil)，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。此封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。此封装具有以下特点：(1)适合在印刷电路板(PCB)上穿孔焊接，操作方便；(2)芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大；(3)除其外形尺寸及引脚数之外，并无其它特殊要求，但由于引脚直径和间距都不能太细，故：PWB上通孔直径、间距以及布线间距都不能太细，故此种PKG难以实现高密度封装，且每年都在衰退。 .：Zigzag In-line Package)与DIP并无实质上的区别，只是引脚呈Z状排列，其目的是为了增加引脚的数量，而引脚的间距仍为2．54 mm。陶瓷Z形双列直插式封装CZIP(Ceramic Zag-Zag Package)它与ZIP外形一样，只是用陶瓷材料封装。   收缩型双列直插式封装(SKDIP：Shrink Dual In-line   Package)形状与DIP相同，但引脚中心距为1．778 mm(70 mil)小于DIP(2．54mm)，引脚数一般不超过100，材料有陶瓷和塑料两种。   引脚矩正封装(Pin Grid Array)。它是在DIP的基础上，为适应高速度，多引脚化(提高组装密度)而出现的。此封装的引脚不是单排或双排，而是在整个平面呈矩正排布，如图1所示。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，与DIP相比，在不增加引脚间距的情况下，可以按近似平方的关系提高引脚数。根据引脚数目的多少，可以围成2～5圈，其引脚的间距为2．54 mm，引脚数量从几十到几百个。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；(3)如采用导热性良好的陶瓷基板，还可适应高速度．大功率器件要求；(4)由于此封装具有向外伸出的引脚，一般采用插入式安装而不宜采用表面安装；(5)如用陶瓷基板，价格又相对较高，因此多用于较为特殊的用途。它又分为陈列引脚型和表面贴装型两种。 有机管引脚矩正式封装OPGA(Organic pin grid   Array)这种封装的基底使用的是玻璃纤维，类似印刷电路板上的材料。此种封装方式可以降低阻抗和封装成本。OPGA封装拉近了外部电容和处理器内核的距离，可以更好地改善内核供电和过滤电流杂波。   尺寸贴片封装(SOP)   表面贴片封装(Surface Mount)。它是从引脚直插式封装发展而来的，主要优点是降低了PCB电路板设计的难度，同时它也大大降低了其本身的尺寸。我们需要将引脚插片封装的集成电路插入PCB中，故需要在PCB中根据集成电路的引脚尺寸(FootPrint)做出专对应的小孔，这样就可将集成电路主体部分放置在．PCB板的一面，同时在PCB的另一面将集成电路的引脚焊接到PCB上以形成电路的连接，所以这就消耗了PCB板两面的空间，而对多层的PCB板而言，需要在设计时在每一层将需要专孔的地方腾出。而表面贴片封装的集成电路只须将它放置在PCB板的一面，并在它的同一面进行焊接，不需要专孔，这样就降低了PCB电路板设计的难度。表面贴片封装的主要优点是降低其本身的尺寸，从而加大了：PCB上IC的密集度。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。表面贴片封装根据引脚所处的位置可分为：Single-ended(引脚在一面)、Dual(引脚在两边)、Quad(引脚在四边)、Bottom(引脚在下面)、BGA(引脚排成矩正结构)及其它。   Single-ended(引脚在一面)：此封装型式的特点是引脚全部在一边，而且引脚的数量通常比较少，如图2所示。它又可分为：导热型(Therinal-enhanced)，象常用的功率三极管，只有三个引脚排成一排，其上面有一个大的散热片；COF(Chip on Film)是将芯片直接联贴在柔性线路板上(现有的用Flip—chip技术)，再经过颦料包封而成，它的特点是轻而且很薄，所以当前被广泛用在液晶显示器(LCD)上以满足LCD分辨率增加的需要。其缺点是Film的价格很贵，其二是贴片机的价格也很贵。 Dual(引脚在两边)，如图3所示。此封装型式的特点是引脚全部在两边，而且引脚的数量不算多。它的封装型式比较多，义可细分为：SOT(Smalloutline Transistor)、 SOP(Small   Outline Package)、SOJ(Small 0utline Package J-bent   lea(1)、SS()P(Shrink Small 0utline Package)、HSOP(Heat-sink Small Outline Package)及其它。 SOT系列主要有SOT-23、SOT-223、SOT-25、SOT-26、SOt323、SOT-89等。当电子产品尺寸不断缩小时，其内部使用的半导体器件也必须变小。所以更小的半导体器件使得电子产品能够更小、更轻、更便携，相同尺寸包含的功能更多。对于半导体器件，其价值最好的体现在：PCB占用空间和封装总高度上，优化了这些参数才能在更小的：PCB上更紧凑地布局。SOT封装既大大降低了高度，又显著减小了PCB占用空间。如SOT883被广泛应用在比较小型的日常消费电器中如手机、照相机和MP3等等。   小尺寸贴片封装(SOP：Small 0utline   Package)。荷兰皇家飞利浦公司在上世纪70年代就开发出小尺寸贴片封装SOP，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)、SS()P(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。SOP典型引线间距是1．27 mm，引脚数在几十之内。   薄型小尺寸封装(TSOP：Thin Small   Out-Line Package)是在20世纪80年代出现的TSOP封装，它与SOP的最大区别在于其厚度很薄只有1 mm，是SOJ的1／3；由于外观上轻薄且小的封装，适合高频使用，以较强的可操作性和较高的可靠性征服了业界。大部分的SDRAM内存芯片都是采用此封装方式。TSOP内存封装的外形呈长方形，且封装芯片的周围都有I／O引脚。在TSOP封装方式中，内存颗粒是通过芯片引脚焊在PCB板上的，焊点和PCB板的接触面积较小，使得芯片向PCB板传热相对困难。而且TSOP封装方式的内存在超过150MHz后，会有很大的信号干   表面贴片BGA封装   球型矩正封装(BGA：Ball Grid Array)，见图5。日本西铁城(CitiZell)公司于1987年着手研制塑料球型矩正封装，而后摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。其后摩托罗拉率先将球型矩正封装应用于移动电话，同年康柏公司也在工作站、个人计算机上加以应用，接着Intel公司在计算机CPU中开始使用BGA。虽然日本公司首先研发球型矩正封装，但当时日本的一些半导体公司想依靠其高超的操作技能固守QFP不放而对BGA的兴趣不大，而美国公司对：BGA应用领域的扩展，对BGA的发展起到了推波助澜的作用。BGA封装经过十几年的发展已经进入实用化阶段，目前BGA已成为最热门封装。 随着集成电路技术的发展，对其封装要求越来越严格。这是因为封装关系到产品的性能，当IC的频率超过100 MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的交调噪声“Cross-Talk Noise”现象，而且当IC的管脚数大于208脚时，传统的封装方式有其困难。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片皆转而使用BGA封装。BGA一出现便成为CPU，高引脚数封装的最佳选择。BGA封装的器件绝大多数用于手机、网络及通讯设备、数码相机、微机、笔记本计算机、PAD和各类平板显示器等高档消费市场。   BGA封装的优点有：(1)输入输出引脚数大大增加，而且引脚间距远大于QFP，加上它有与电路图形的自动对准功能，从而提高了组装成品率；(2)虽然它的功耗增加，但能用可控塌陷芯片法焊接，它的电热性能从而得到了改善；对集成度很高和功耗很大的芯片，采用陶瓷基板，并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作；(3)封装本体厚度比普通QFP减少1／2以上，重量减轻3／4以上；(4)寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；(5)组装可用共面焊接，可靠性高。   BGA封装的不足之处：BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大；塑料BGA封装的翘曲问题是其主要缺陷，即锡球的共面性问题。共面性的标准是为了减小翘曲，提高BGA封装的特性，应研究塑料、粘片胶和基板材料，并使这些材料最佳化。同时由于基板的成本高，致使其价格很高。   BGA封装按基板所用材料可分有机材料基板PBGA(Plastic BGA)、陶瓷基板CBGA(CeramicB-GA)和基板为带状软质的TBGA(TapeBGA)，另外还有倒装芯片的FCBGA(FilpChipBGA)和中央有方型低陷的芯片区的CDPBGA(Cavity   Down PBGA)。PBGA基板：一般为2～4层有机材料构成的多层板，Intel系列CPU中，Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。CBGA基板是陶瓷基板，芯片与基板问的电气连接通常采用倒装芯片(Flip Chip)的安装方式，又可称为FCBGA；Intel系列CPU中，Pentium   I、II、Pentium Pro处理器均采用过这种封装形式。TBGA基板为带状软质的1～2层PCB电路板。   小型球型矩正封装Tinv-BGA(Tinv Ball Grid Array)。它与BGA封装的区别在于它减少了芯片的面积，可以看成是超小型的BGA封装，但它与BGA封装比却有三大进步：(1)由于封装本体减小，可以提高印刷电路板的组装密集度；(2)囚为芯片与基板连接的路径更短，减小了电磁干扰的噪音，能适合更高的工作频率；(3)更好的散热性能。   微型球型矩正封装mBGA(micro Ball Grid Array)。它是。BGA的改进版，封装本体呈正方形，占用面积更小、连接短、电气性能好、也不易受干扰，所以这种封装会带来更好的散热及超频性能，尤其适合工作于高频状态下的Direct RDRAM，但制造成本极高。