实验室新生成长指南[2.2.2] · 元器件封装

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整个2·2节将帮助新手快速建立设计电路系统的一些基本知识储备。

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[2.2.2] · 元器件封装

封装,可以理解为动词,我们为了保护脆弱的集成电路和便于安装和使用,给他套了一层外壳,可以是树脂/金属/陶瓷。。。但是一般情况下,我们认为是封装形式的简称,是名词,本文中以及平时实验时说的封装默认是封装形式的简称。

简单来说,封装就是元器件的外形。

无源器件

无源器件的封装比较混乱,在后面2.4会仔细讲解。

半导体器件

封装的发展经历了相当长的时间,从最早的分立器件时的TO(现在还经常能见到TO-92/TO220的三极管和MOS),到后面第一代集成电路的DIP( 双列直插,Double In-line ),总的就是 :TO->DIP->PLCC->QFP->BGA ->CSP这样一个发展过程。

在新手模式下,我们比较容易见到的是以下几种:TO-92,TO-220,DIP,SOP,SSOP,SOT,TQFP,QFN,DFN。。。

具体的发展历史不展开讲了,有兴趣的自己搜索吧。由于本文是出于速成实用主义的目的,我们只讲以下几个方面:

直插与贴片

最早的贴片封装是飞利浦(对,就是那个做小家电很出名的)在1968~1969年发明的。也就是SOP(Small Outline Package)封装,这可能是世界上用的最多的芯片封装,你之后听到的所有的名字带SO的几乎都是它的徒子徒孙。

现在越来越少的芯片还会保留直插的封装形势(除了很贵的极特殊用途芯片和最便宜的),包括在设计电路的时候,也要尽可能的使用贴片的封装,方便制版和焊接,同时也比较美观。电气性能上也会更优异。

封装名称

在选择封装的时候,你也许会发现两个不同名字的封装,居然长得一模一样。或者你看到一个芯片3D图/实物图,觉得是XXX封装,但是datasheet里居然写着他是YYY封装。

先不要怀疑人生,首先我们要知道,封装是有专利的,也就是说不同厂家其实心照不宣的在用及其相同的封装,只是为了防着被人在这种问题上发律师函,稍微修改一下就申请一个新的专利。比如说同样一个DFN的封装,相近的就有瑞萨的WPAK-D1/D2,Vishy的PowerPAK,Onsemi的WDFN8(μ8FL),飞兆的Power 56以及飞利浦的QLPAK。也有的是因为不同地区的叫法不同,或者是因为历史原因。这样的情况最常见的就是SOP和SO其实几乎是同一种封装。别的一般等过了新手村才会遇到,所以不用太担心。

此外,就拿我们经常用的TI来说,他就经常放飞自我,设计一些变异封装,比如有194种QFN的封装。。。有一套自己的命名方法,但是好在TI的工程师帮我们已经整理好一张对照表(传送门)。其他半导体公司一般也会对自己的封装进行说明,看具体芯片的datasheet就好了。

引脚的寄生电感

众所周知,一段导线是有一定的电感的,所以其实元器件的封装会引入新的寄生电感。有可能会影响电路性能。所以一般在有的选的情况下,贴片比直插好,无引脚的比有引脚的好(比如QFN和TQFP)。

封装的热阻

半导体器件,尤其是高速、大功率的器件不可避免的会产生大量的热。当不能及时散热的情况下,就会“烧了”,即使一时半会儿死不了,但是还是会影响芯片的寿命。所以有的芯片会可能有一个散热焊盘,一般在顶部(比较少见)或者底部,散热焊盘需要做过孔连接到背面,或者与一个大的铜箔相连,必要时可焊接大量的锡(堆锡)辅助散热;对于大功率的直插MOS,可能整个背板就是个铜块,可以连接到一个散热器上,同时需要注意做好绝缘(淘宝搜搜看:TO-220硅胶片和TO-220绝缘粒)。

了起

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