芯片的類別和封裝形式都有哪些呢？

集成電路是一種電子元件的集合：電阻、晶體管、電容等，所有這些都塞進(jìn)一個(gè)小芯片中，并連接在一起以實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的功能目標(biāo)。它們有很多功能類別：電路邏輯門、運(yùn)算放大器、定時(shí)器、穩(wěn)壓器、電路控制器、邏輯控制器、微處理器、存儲(chǔ)器等等。

集成電路(IC)是現(xiàn)代電子科技基石。它們是大多數(shù)電路的心臟和大腦。它們無(wú)處不在，你可以在幾乎每個(gè)電路板上找到它們。因此認(rèn)識(shí)和了解這些芯片是非常重要的。

IC內(nèi)部

當(dāng)我們想象芯片的樣子時(shí)，首先映入腦海的可能就是一個(gè)黑色小方塊，像下圖這個(gè)樣子。但是黑盒子里裝的是什么？這個(gè)可能就很難在大腦里構(gòu)成圖像了。

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芯片的內(nèi)部，是由硅晶圓、銅等其他材料組成的復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)，它們相互連接以形成電路中的電阻、電容、晶體管或其他組件。芯片起初是在圓形的硅片上制作而成，完成線路制作后，晶圓片被切割成小塊，形成了芯片。

芯片本身很小，所組成的半導(dǎo)體晶片和銅層非常薄。各層之間的聯(lián)系非常復(fù)雜。下圖是一種芯片內(nèi)部的局部放大圖：

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芯片而成后，是應(yīng)用電路的最小單元。因?yàn)樾酒《鵁o(wú)法焊接或連接。為了使電路連接到芯片的工作更容易，需要使用芯片封裝技術(shù)。芯片封裝技術(shù)將精致的小硅片變成了我們都熟悉的黑色芯片。

IC封裝

封裝技術(shù)制作成了芯片的成品，并將其擴(kuò)展成更容易與其他電路相連接的結(jié)構(gòu)。芯片上的每個(gè)外部連接都通過一小段金線連接到封裝上的焊盤或引腳上。引腳是芯片電路上的銀色擠壓端子，它繼續(xù)連接到電路的其他部分。

有許多不同類型的封裝，每種封裝都有獨(dú)特的尺寸、安裝類型和引腳數(shù)。下圖列出了幾十種芯片的封裝方式，每種都有其獨(dú)特的名稱。后文會(huì)對(duì)其中一些主要封裝類別進(jìn)行詳解。

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極性標(biāo)記和引腳編號(hào)

所有的芯片都有極性標(biāo)記，每個(gè)引腳的位置和功能都是獨(dú)一無(wú)二的。這意味著封裝必須有某種方式來(lái)定義每個(gè)針腳的功能。大多數(shù)芯片將使用一個(gè)缺口(notch)或一個(gè)點(diǎn)(Dot)來(lái)指示哪個(gè)引腳是第一引腳(有時(shí)兩者皆有)。

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一旦你知道了第一個(gè)引腳在哪里，剩下的引腳編碼就是按其在芯片上逆時(shí)針方向依次增加。

封裝形式

芯片封裝類型的主要區(qū)別特征之一，是它們安裝到電路板上的方式。所有封裝都屬于這兩種安裝類型之一：通孔(PTH)或表面安裝(SMD或SMT)。通孔封裝通常更大，也更容易使用。它們被設(shè)計(jì)成穿過電路板的一邊，然后焊接到另一邊。

表面貼片封裝，被設(shè)計(jì)成位于電路板的同一側(cè)，并被焊接到電路板表面。SMD封裝的引腳要兩種，一種是從側(cè)面引出，垂直于芯片；另一種是位于芯片底部，以矩陣的形式排列。這種形式的元件不太“適合手工組裝”。他們通常需要特殊的工具來(lái)輔助這個(gè)過程。

下面，我們就各種常見的芯片封裝形式做一下詳細(xì)的圖文說(shuō)明，幫助您記住他們和名稱和樣子。

4.1 雙列直插式封裝

（DIP：Dual In-line Package）

DIP是最常見的通孔IC封裝。這些小芯片有兩排平行的引腳，垂直地伸出一個(gè)長(zhǎng)方形的黑色塑料外殼。

除了直接焊接到集成電路，也可以使用芯片插座。使用插座允許DIP IC被移除和交換，如果它碰巧芯片被燒毀，更換起來(lái)就很容易。

4.2 表面貼裝

（SMD/SMT：Surface-Mount）

現(xiàn)在有各種各樣的表面貼裝封裝類型。通常需要在PCB上提前制作與芯片匹配的接線圖案，并在其上焊接。SMT的安裝通常是需要自動(dòng)化的設(shè)備。

4.3 小輪廓封裝

（SOP：Small Outline Package)

SOP封裝是DIP的表面貼裝的演化形式。如果把DIP上的所有引腳都向外彎曲，然后縮小到合適的尺寸，就可以形成單面安裝的SOP。這種封裝是最容易手工焊接的SMD部件之一。在SOIC（Small-outline IC）封裝上，每個(gè)引腳之間通常間隔約0.05英寸(1.27毫米)。

SSOP(縮小小輪廓封裝shrink small-outline package)是SOIC封裝的縮小版本。其他類似的IC封裝包括TSOP(薄型小輪廓封裝thin small-outline package)和TSSOP(薄型收縮縮小輪廓封裝thin-shrink smalloutline package)。

4.4 四邊平面封裝

（QFP：Quad Flat Package）

在所有四個(gè)方向上展開IC引腳，看起來(lái)像四邊平面封裝(QFP)。QFP IC可能每邊有8個(gè)引腳(總共32個(gè))到70個(gè)引腳(總共300多個(gè))。QFP IC上的引腳間距通常在0.4mm到1mm之間。標(biāo)準(zhǔn)QFP有一些小型化的變化，薄型QFP(TQFP：thin QFP薄型QFP)、非常極薄型(VQFP)和低配置(LQFP)封裝。

4.5 QFN（Quad Flat No-leads）封裝

去掉QFP IC的引腳，將引腳收縮在四邊的棱角上，就會(huì)得到一些看起來(lái)像Quad-Flat No-leads (QFN)封裝的東西。QFN封裝上的連接頭要微小很多，暴露在IC底部的邊緣。

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薄型(TQFN)、超薄型(VQFN)和微導(dǎo)聯(lián)(MLF)封裝是標(biāo)準(zhǔn)QFN封裝的變體。甚至還有雙無(wú)引線(DFN)和薄型雙無(wú)引線(TDFN)封裝，它們的引腳只在兩個(gè)側(cè)面上。

許多微處理器、傳感器和其他新型IC采用QFP或QFN封裝。流行的ATmega328微控制器提供TQFP封裝和QFN型(MLF)形式，而像MPU-6050這樣的微型加速度計(jì)/陀螺儀則采用微型QFN形式。

4.6 BGA球柵陣列

（Ball Grid Arrays）

最后，對(duì)于真正先進(jìn)的集成電路，有球柵陣列(BGA)封裝。這才是復(fù)雜細(xì)微的封裝，其中的小焊料球排列在IC底部的二維網(wǎng)格中。有時(shí)焊料球直接附著在芯片上!

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BGA封裝通常是在高級(jí)微處理器上使用。 如果你能手工焊接一個(gè)bga封裝IC，就可以認(rèn)為自己是一個(gè)大師級(jí)焊工。通常，將這些封裝放在PCB上需要一個(gè)自動(dòng)化的過程，包括取放機(jī)和回流爐。

常用IC

集成電路在電子產(chǎn)品中以多種形式普遍存在，很難涵蓋所有內(nèi)容。以下是一些您可能在電子產(chǎn)品中遇到的更常見的IC。

5.1 邏輯門，定時(shí)器，移位寄存器等

邏輯門作為更多集成電路本身的構(gòu)建模塊，可以被封裝到它們自己的集成電路中。一些邏輯門ic可能在一個(gè)封裝中包含少量門，例如這個(gè)四輸入與門：

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邏輯門可以在集成電路內(nèi)連接，以創(chuàng)建定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、鎖存器、移位寄存器和其他基本邏輯電路。大多數(shù)這些簡(jiǎn)單的電路可以在DIP封裝中找到，以及SOIC和SSOP。

5.2 微控制器、微處理器、FPGA等

微控制器、微處理器和FPGAs都是集成電路，它們都將數(shù)千、數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)十億個(gè)晶體管封裝在一個(gè)小小的芯片中。這些組件功能復(fù)雜，尺寸方面也差異很大。從8位微控制器，如Arduino中的ATmega328，到復(fù)雜的64位多核微處理器，這些都是在計(jì)算機(jī)中廣泛應(yīng)用的元件。

這些元件通常也是電路中最大的集成電路。簡(jiǎn)單的微控制器可以在從DIP到QFN/QFP的封裝中找到，引腳數(shù)介于8到100之間。隨著這些組件復(fù)雜性的增加，封裝也同樣變得復(fù)雜。FPGAs和復(fù)雜的微處理器可以有超過一千個(gè)引腳，并且只能在QFN， LGA或BGA等高級(jí)封裝中使用。

5.3 傳感器

現(xiàn)代數(shù)字傳感器，如溫度傳感器、加速度計(jì)和陀螺儀都集成在一個(gè)集成電路中。

這些IC通常比微控制器或電路板上的其他IC小，引腳數(shù)在3到20的范圍內(nèi)?，F(xiàn)在大的控制芯片中，也會(huì)直接集成很多傳感器在里面。

審核編輯：劉清