集成电路与封装介绍
集成電路
2018年，中興危機深深地刺痛了國人的神經。這次危機暴露出的是我們國家的集成電路產業的落后。其中涉及的芯片技術、國際形勢我們暫且不去討論。我們只討論所謂的集成電路是何物以及它的分類。
①什么是集成電路
? ? ? ?集成電路（Integrated Circuit，縮寫為IC），也稱為集成塊、芯片。是指采用一定的工藝，把一個電路中所需的三極管、二極管、電阻、電容、電感等元器件及導線互連在一起，制作在一小塊或幾小塊陶瓷、玻璃或半導體晶片上，然后封裝在一起，成為一個能夠實現一定電路功能的微型電子器件或部件。
? ? ? ?集成電路具有體積小、重量輕、引腳少、壽命長、可靠性高、成本低、性能好等優點，同時還便于大規模生產。用集成電路裝配的電子設備，不僅裝配密度比三極管裝配的電子設備提高了幾十倍至幾千倍，而且延長了設備的使用壽命。
②集成電路的分類
? ? ? ?集成電路的分類方法有很多，按電路結構的不同可分為：模擬集成電路、數字集成電路、混合信號集成電路（模擬處理與數字處理在一個芯片上）。
模擬集成電路主要是用來產生、放大和處理各種模擬信號，比如，復讀機重放的錄音信號就是模擬信號，收音機、電視機接收的音頻信號也是模擬信號。模擬集成電路根據功能又分為運算放大器、電壓比較器、穩壓器等多種。
? ? ? ?數字集成電路主要是用來產生、放大和處理各種數字信號，如DVD視盤機重放的音頻信號和視頻信號。數字集成電路又分為TTL集成電路、HTL集成電路、STTL集成電路、ECL集成電路、CMOS集成電路等多種。
? ? ? ?混合信號集成電路把模擬和數字電路集成在一個單芯片上。這類芯片一般具備模擬信號輸入/輸出以及數字信號處理、數字信號傳輸等通道。這種電路提供尺寸更小、成本更低。我們研究的單片機就屬于混合信號集成電路。
封裝
? ? ? ?上面我們講到集成電路內部有很多元器件及導線互連在一起，而我們看到的樣子，則是在其外部用外殼進行封裝。封裝不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過PCB（Print Circuit Board印刷電路板）上的導線與其他器件相連接，從而實現內部芯片與外部電路的連接。
? ? ? ?因為芯片的材料是主要是Si，在空氣中會被氧化形成SiO2，所以必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質腐蝕芯片電路而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。簡而言之，封裝的作用：1.物理保護。2.電氣連接。3.標準規格化。
? ? ? ?隨著技術的發展，目前有幾十種封裝形式，根據不同的需要進行選擇。以下為常見的幾種封裝形式：
- DIP(dual in-line package)
雙列直插式封裝。插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。根據不同的特點又可細分為PDIP、SDIP、SKDIP、CDIP等封裝類型。下圖為DIP常見封裝類型：
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- SOP封裝(Small Outline Packages)
小外形引腳封裝，也可以叫做SOL和DFP，是一種很常見的元器件形式。同時也是表面貼裝型封裝之一，引腳從封裝兩側引出呈海鷗翼狀(L字形)。封裝材料分塑料和陶瓷兩種。下圖為SOP常見封裝類型：
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- QFP(Quad Flat Package)封裝
四側引腳扁平封裝。表面貼裝型封裝之一，引腳從四個側面引出呈海鷗翼(L)型。基材有陶瓷、金屬和塑料三種，塑料封裝占絕大部分。根據不同的特點又可細分為LQFP、MQFP、TQFP、SQFP、BQFP、PQFP、FQFP等封裝類型。下圖為QFP常見封裝類型：
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- BGA（Ball Grid Array Package）封裝
即球柵陣列封裝。隨著技術的進步，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數急劇增加。為了滿足發展的需要，廠家采用BGA封裝形式，即在印刷基板的背面按陳列方式制作出球形凸點用以代替引腳，在印刷基板的正面裝配芯片，然后用模壓樹脂或灌封方法進行密封。也稱為凸點陳列載體(PAC)。引腳可超過200，是多引腳芯片用的一種封裝。封裝本體也可做得比QFP小。根據不同的特點又可細分為FBGA、PBGA、FCBGA、CBGA等封裝類型。下圖4-4為BGA常見封裝類型：
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按照慣例，封裝格式后的數字代表引腳數。如LQFP44封裝代表該IC采用薄型QFP封裝，44個引腳。
總結
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