常见元件、封装、尺寸、表面处理等

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通孔插件(THT)和表面贴装(SMT)技术

• 通孔插件技术英文全称Through Hole Technology，缩写：THT。通孔技术就是把元器件插到电路板上，然后再用焊锡焊牢。
  
• SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mounting Technology的缩写），称为表面贴装或表面安装技术，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
  

封装类型

元件封装起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。同时，通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。

因此，芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。而且封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装的好坏，直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB设计和制造，所以封装技术至关重要。

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：

• 芯片面积与封装面积之比，为提高封装效率，尽量接近1:1。

• 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。

• 基于散热的要求，封装越薄越好。

封装大致经过了如下发展进程：

• 结构方面。TO→DIP→PLCC→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→球状凸点。

• 装配方式。通孔插装→表面组装→直接安装。

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1968～1969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

• SOT，小外形晶体管

• SOIC，小外形集成电路

DIP封装

DIP是英文“Double In-line Package”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。

TQFP封装

TQFP是英文“Thin Quad Flat Package”的缩写，即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装工艺能有效利用空间，从而降低对印刷电路板空间大小的要求。

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。

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。

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脚。TSOP适合用SMT（表面安装）技术在PCB上安装布线。

TSOP封装外形，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。

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，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。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；组装可用共面焊接，可靠性高。

TinyBGA封装

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 Grid”，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2～3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。

QFP封装

QFP是“Quad Flat Package”的缩写，即小型方块平面封装。QFP封装在早期的显卡上使用的比较频繁，但少有速度在4ns以上的QFP封装显存，因为工艺和性能的问题，目前已经逐渐被TSOP-II和BGA所取代。QFP封装在颗粒四周都带有针脚，识别起来相当明显。四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼（L）型。

基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看，塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时，多数情况为塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装，不仅用于微处理器，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。

引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多种规格，0.65mm中心距规格中最多引脚数为304。

元器件尺寸

贴片电阻常见封装有9种，用两种尺寸代码来表示。一种尺寸代码是由4位数字表示的EIA（美国电子工业协会）代码，前两位与后两位分别表示电阻的长与宽，以英寸为单位，我们常说的0603封装就是指英制代码。另一种是米制代码，也由4位数字表示，其单位为毫米。下表列出贴片电阻封装英制和公制的关系及详细的尺寸。

常见电子元器件

PTH(通孔直插式元件)

PCB表面处理方式

目前国内电路板生产厂家的PCB表面处理工艺有：喷锡(HASL，hotairsolderleveling热风平整)、沉锡、沉银、OSP(防氧化)、化学沉金(ENIG)、电镀金等等，当然，特殊应用场合还会有一些特殊的PCB线路板表面处理工艺。不同的PCB表面处理工艺对最终的PCB加工报价有比较大的影响，不同的PCB表面处理工艺会有不同的收费。

• HASL（热风焊料整平）
• OSP（有机保焊膜）
• ENIG（化学镀镍浸金）
• ENIPIG（化学镀镍浸钯金）
• ENEPIG（化学镀镍钯浸金）
• ImmAg（浸银）
• ImmSn（浸锡）
• 氨基磺酸镍、氨基磺酸硬金或氨基磺酸软金（电解镍、电解金）
• SnPb（63锡、37铅）
• LF（无铅）

1、热风整平(HASL/LFHASL)

适用范围：喷锡工艺曾在PCB表面处理工艺中处于主导地位，尤其对于尺寸较大的元件和间距较大的导线而言，却是非常好的工艺。

优点：价格较低，焊接性能佳。在密度较高的PCB中，喷锡工艺的平坦性将影响后续的组装;故HDI板一般不采用喷锡工艺。

缺点：不适合用来焊接细间隙的引脚以及过小的元器件，这是因为喷锡板的表面平整度较差。在PCB加工中容易产生锡珠，对细间隙引脚元器件较易造成短路。使用于双面SMT工艺时，这是因为第二面已经过了一次高温回流焊，非常容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点，造成表面更不平整进而影响焊接问题。

做法：在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加热压缩空气整平(吹平)的工艺，使其形成一层既抗铜氧化又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属化合物，其厚度大约有1～2mil;

2、有机防氧化(OSP)

适用范围：估计目前约有25%-30%的PCB使用OSP工艺，该比例一直在上升(很可能OSP工艺现在已超过喷锡而居于第一位)。OSP工艺可以用在低技术含量的PCB，也可以用在高技术含量的PCB上，如果单面电视机用PCB、高密度芯片封装用板。对于BGA方面，OSP应用也较多。PCB如果没有表面连接功能性要求或者储存期的限定，OSP工艺将是最理想的表面处理工艺。

优点：具有裸铜板焊接的所有优点，过期(三个月)的板子也可以重新做表面处理，但通常以一次为限。

缺点：容易受到酸以及湿度的影响。使用于二次回流焊时，要在一定时间内完成，通常第二次回流焊的效果会比较差。存放时间如果超过三个月就必须重新表面处理。打开包装后在24小时内就要用完。OSP是绝缘层，因此测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试。

做法：在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用于保护铜表面于常态环境中不再继续生锈(氧化或硫化等);与此同时又必须在后续的焊接高温中，可以非常容易被助焊剂所迅速清除，以方便焊接;

3、化学沉镍金

适用范围：它主要用在表面有连接功能性要求和较长的储存期的板子上，比如手机按键区、路由器壳体的边缘连接区和芯片处理器弹性连接的电性接触区。由于喷锡工艺的平坦性问题和OSP工艺助焊剂的清除问题，二十世纪九十年代沉金使用很广;后来由于黑盘、脆的镍磷合金的出现，沉金工艺的应用有所减少，不过目前几乎每个高技术的电路板生产厂家都有沉金线。

考虑到除去铜锡金属间化合物时焊点会变脆，相对脆的镍锡金属间化合物处将出现很多的问题。因此，便携式电子产品(如手机)几乎都采用OSP、沉银或沉锡形成的铜锡金属间化合物焊点，而采用沉金形成按键区、接触区和EMI的屏蔽区，即所谓的选择性沉金工艺。估计目前大约有10%-20%的PCB使用化学镀镍/浸金工艺。

优点：不易氧化，可长时间存放，表面平整，适合用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件。有按键PCB板的首选(如手机板)。可以重复多次过回流焊也不太会降低其可焊性。可以用来作为COB(ChipOnBoard)打线的基材。

缺点：成本较高，焊接强度较差，这是因为使用无电镀镍制程，容易有黑盘的问题产生。镍层会随着时间氧化，长期的可靠性是个问题。

做法：在铜面上包裹一层厚厚的，电性能良好的镍金合金并可以长期保护PCB。不像OSP那样仅作为防锈阻隔层，其能够在PCB长期使用过程中有用并实现良好的电性能。另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性;

4、化学沉银

适用范围：沉银比沉金便宜，如果PCB有连接功能性要求和需要降低成本，沉银是一个好的选择;加上沉银良好的平坦度和接触性，那就更应该选择沉银工艺。在通信产品、汽车、电脑外设方面沉银应用得很多，在高速信号设计方面沉银也有所应用。

由于沉银具有其它表面处理所无法匹敌的良好电性能，它也可用在高频信号中。EMS推荐使用沉银工艺是这是因为它易于组装和具有较好的可检查性。但是由于沉银存在诸如失去光泽、焊点空洞等缺陷使得其增长缓慢(但没有下降)。估计目前大约有10%-15%的PCB使用沉银工艺。

特点：介于OSP和化学镀镍/浸金之间，工艺较简单、快速。暴露在热、湿和污染的环境中，仍能提供很好的电性能和保持良好的可焊性，但会失去光泽。这是因为银层下面没有镍，所以沉银不具备化学镀镍/浸金所有的好的物理强度;

5、电镀镍金

适用范围：PCB上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层，对某些单面印制板，用常用作面层。对于重负荷磨损的一些表面，如开关触点，触片或插头金，用镍来作为金的衬底镀层，可大大提高耐磨性。

当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜和其他金属之间的扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层，而且能适应热压焊与钎焊的要求。唯独只有镍能作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB,通常采用光镍/金镀层。镍镀层厚度一般不低于2.5微米，通常采用4-5微米。

优点：可大大提高耐磨性，并有效地防止铜和其他金属之间的扩散。

缺点：颜色不够亮，卖相略逊色沉金。

做法：在PCB表面导体先电镀上一层镍之后再电镀上一层金，镀镍主要是防止金和铜之间的扩散。现在的电镀镍金有两类：镀软金(纯金，金表明看起来不亮)和镀硬金(表面平滑坚硬，耐磨，含有钴等其它元素，表面看起来较光亮)。软金主要用于芯片封装时打金线;硬金主要用在非焊接处的电性互连(如金手指)。

6、沉锡

沉锡被引入表面处理工艺是近十年的事情，该工艺的出现是生产自动化的要求的结果。沉锡在焊接处没有带入任何新元素，特别适用于通信用背板。在板子的储存期之外锡将失去可焊性，因而沉锡需要较好的储存条件。另外沉锡工艺中由于含有致癌物质而被限制使用。估计目前大约有5%-10%的PCB使用沉锡工艺。

7、PCB混合表面处理工艺

选择两种或者两种以上的表面处理方式进行表面处理，常见的方式有：沉镍金+防氧化、电镀镍金+沉镍金、电镀镍金+热风整平、沉镍金+热风整平。