芯片封装类型简介

热门资讯 2025年08月08日 13:57 1 admin

芯片封装是半导体产业中重要的一环，它不仅保护着脆弱的半导体芯片，还承担着散热、电气连接和信号传输等多重功能。从最早的通孔封装（如DIP）到表面贴装封装（如QFP），再到区域阵列封装（如BGA）和晶圆级封装（如WLCSP），芯片封装技术向着小型化、高性能的方向发展。本文将由简到繁、图文并茂的介绍常见的芯片封装类型，并对它们的特点和应用做简要说明。

1 芯片封装分类

芯片封装按照安装方式可分为插件封装（也称为通孔封装，Through-Hole Package）和表面贴装封装（Surface Mount Package）两大类。通孔封装是早期的封装形式，其引脚需要插入PCB板的通孔中进行焊接，表面贴装封装则是将器件直接焊接在PCB板表面。

▲ 芯片封装分类

芯片封装按引脚排列方式又可以细分为：单列引脚型，双列（两侧）引脚型，四边引出型和阵列型，这种演进反映了芯片封装技术从低密度向高密度发展的趋势。

2 插件封装

2.1 二极管封装（DO），晶体管封装（TO）

DO（Diode Outline）与TO（Transistor Outline）分别是二极管和晶体管的传统封装形式，通常属于插件封装。市面上有很多标准化的封装型号，例如DO-35，DO-41，TO-92，TO-220等。虽然二极管和晶体管属于半导体器件中的分立元件，不属于芯片的范畴，但在此也一并介绍其封装类型。

▲ 二极管与晶体管封装

2.2 单列直插封装（SIP），锯齿形单列直插封装（ZIP）

单列直插封装，SIP（Single In-line Package）是指引脚从封装单侧引出，呈单列直线排列的封装形式。SIP的结构简单，成本低，适用于排阻，小功率二极管等器件。

锯齿形单列直插封装，ZIP（Zig-Zag In-line Package）的引脚同样从封装单侧引出，但呈“Z”字形或“V”字形分两排交错排列，提高了引脚密度，常用于电源模块、放大器等。

▲ SIP与ZIP封装

2.3 双列直插封装（DIP）

双列直插封装，DIP（Dual In-line Package）是一种经典的集成电路封装，其特点是具有长方形外壳、两侧对称排列的两排金属引脚。其标准引脚间距为2.54mm（0.1英寸），型号后缀数字表示引脚数量（如DIP14即表示有14个引脚）。DIP封装广泛应用于上世纪70-80年代的电子设备，凭借与面包板的兼容性与插拔便捷性，它也常用于现代的教育实验。DIP在欧洲也被称为DIL（Dual In-Line）。

▲ DIP封装

根据封装外壳的材质，DIP可以分为CDIP（Ceramic DIP，陶瓷封装）和PDIP（Plastic DIP，塑料封装）两类。陶瓷DIP可靠性高，可以耐受极端环境，但是价格约是塑料DIP的数倍。

2.4 插针网格阵列封装（PGA）

插针网格阵列封装，PGA（Pin Grid Array）的底部为方阵排列的垂直金属插针，标准引脚间距为2.54mm，引脚数一般为64到528个。相比DIP，PGA的引脚密度更高，且同样具有插拔便捷性。

▲ PGA封装

3 表面贴装封装

3.1 小外形二极管（SOD），小外形晶体管（SOT）

SOD（Small Outline Diode）是二极管最常用的封装形式，属于表面贴装类型。SOD封装通常有2个引脚，尺寸一般小于1.6mm×1.2mm，常见型号如SOD-123、SOD-323和SOD-523。

SOT（Small Outline Transistor）是晶体管最常用的封装形式，也属于表面贴装类型。SOT封装通常有3~6个引脚，例如SOT-23-6中23表示封装标准型号，6为引脚数量，引脚数量也可以隐去不提。

▲ 常见的SOD与SOT封装

3.2 两侧引出型表面贴装封装

两侧引出型表面贴装封装有三大类：SOP, SOJ, SON。前两个字母SO表示Small Outline，概括了这类封装的小外形的特点。最后一个字母表示引脚类型：P表示Package，对应常规引脚；J对应J形引脚；N表示No-lead，对应无引脚。

3.2.1 小外形封装（SOP）

SOP（Small Outline Package）是在DIP封装的基础上改进而来，即：将DIP封装的引脚变短并向外展开，变为表面贴装，提高PCB的布局密度。SOP封装的特征是“两侧具有海鸥翼形（L形）引脚”，引脚间距一般为1.27mm，引脚数量通常在8~44之间。

▲ SOP封装

SOP封装在小型化过程中又衍生出很多改进型：

SSOP（Shrink SOP）：缩小型小外形封装，引脚中心距小于1.27mm；

TSOP（Thin SOP）：薄型小外形封装，封装高度低于1.27mm；

VSOP（Very SOP）：甚小外形封装，进一步缩小体积；

还有更小型的封装类型：TSSOP（Thin Shrink SOP）；TVSOP（Thin Very-thin SOP）；VSSOP（Very-thin Shrink SOP）。使用SOP封装的IC也称为SOIC（Small Outline Integrated Circuit）。

此外，还有带散热设计的封装HSSOP（Heat Sink Shrink SOP），HSOIC（Heat Sink Small Outline IC），常用于驱动器、功率放大器件。

▲ HSSOP与HSOIC封装

3.2.2 J形引脚小外形（SOJ）封装

SOJ（Small Outline J-leaded）的特点是引脚从封装两侧引出并向下弯曲呈"J"字形，末端向内收拢。这种方式结构稳定，焊接可靠性高，而且封装两侧的占用宽度更小。其缺点是高频性能受限（寄生电感可达0.8-1.2nH）和散热能力不足，目前应用较少。

▲ SOJ封装

3.2.3小外形无引脚（SON）封装

SON（Small Outline No-lead）顾名思义就是无外伸引脚的小外形封装，它通过芯片底部的焊盘直接焊接至PCB。与SOP，SOJ相比SON的空间利用率高，寄生电感和电容低。SON封装也称为DFN（Dual Flat No-lead）双扁平无引线封装，DFN是由QFN（Quad Flat No-lead）封装衍生而来。

▲ 带散热焊盘的SON封装

SON也有很多衍生封装，如USON（Ultra-thin SON），VSON（Very-thin SON），WSON（Very Very thin SON），X2SON（eXtremely small and eXtremely thin SON）。

值得注意的是WSON中的W并不是Wafer-level的意思，而是Very Very的两个V放在一起，所以写作W。X2SON中的X2也不是双排焊盘的意思，而是两个极其的意思，eXtremely small与eXtremely thin。

如下表，Nexperia半导体的4引脚X2SON封装可以做到长0.6mm、宽0.6mm，高0.32mm。表中的P表示Pitch，即相邻引脚的中心间距。

▲ Nexperia公司X2SON封装参数

3.3 四边引出型表面贴装封装

与两侧引出的SOP、SOJ、SON封装类似，四边引出的封装类型有QFP，QFJ和QFN。前两个字母QF表示Quad Flat，概括了封装的四方扁平的特点。最后一个字母表示引脚类型：P表示Package，对应常规引脚；J对应J形引脚；N表示No-lead，无引脚。

3.3.1 QFP（Quad Flat Package，四方扁平封装）

QFP（Quad Flat Package）的特点是引脚从封装的四个边引出，呈“海鸥翼”（L）型，相比两侧引出的SON/DFN封装，其引脚密度更高。

▲ QFP封装

QFP封装有很多衍生版本，按尺寸和厚度分类：

LQFP（Low-profile QFP）小尺寸四方扁平封装

TQFP（Thin QFP）薄型四方扁平封装

VQFP（Very-thin QFP）极薄四方扁平封装

按材料分类：

PQFP（Plastic QFP）塑料四方扁平封装

MQFP（Metal QFP）金属四方扁平封装

按散热与尺寸分类：

HQFP（Heat QFP）散热增强型四方扁平封装

HLQFP（Heat Low-profile QFP）散热增强小尺寸四方扁平封装

HTQFP（Heat Thin QFP）散热增强薄型四方扁平封装

HVQFP（Heat Very-thin QFP）散热增强极薄四方扁平封装

此外还有BQFP(Bumpered QFP) 带缓冲垫的四方扁平封装，它在芯片的四个角增加树脂缓冲垫，防止运输中的引脚弯曲。

▲ BQFP封装

3.3.2 PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier，塑料引线式芯片载体）与QFJ（Quad Flat J-leaded，四方扁平J形引脚封装）

PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）全称塑料引线式芯片载体，“Plastic”指塑料基材，“Leaded”强调外露的引脚，“Chip Carrier”表示芯片载体。PLCC封装的特点是引脚从封装的四个方向引出，向下、向内弯曲呈J型，具有结构稳定的优点。

使用陶瓷基材的这类封装叫CLCC（Ceramic Leaded Chip Carrier）陶瓷引线式芯片载体。

▲ PLCC封装

PLCC/CLCC在20世纪80年代由美国的半导体厂商（例如TI）提出，但是后续又出现了LPCC（Leadless Plastic Chip Carrier无引线塑料芯片载体）和LCCC（Leadless Ceramic Chip Carrier，无引线陶瓷芯片载体），其中L既可以表示Leaded也可以表示Leadless，就很容易混淆。为了解决这个问题，日本电子机械工业会（EIAJ）于1988年正式将PLCC和CLCC统称为QFJ（Quad Flat J-leaded）四方扁平J形引脚封装。不过行业还是习惯性的沿用了PLCC的叫法，QFJ主要由日系厂商小范围使用。

PLCC/QFJ封装还有一个优势是能够适配测试/烧录底座，可以快速插拔。这主要得益于J形引脚外露且弯曲角度固定，而且PLCC标准化程度高，可直接匹配通用测试底座。PLCC封装常用于逻辑芯片，可编程器件与早期的存储器芯片。

▲ PLCC封装芯片测试座

3.3.4 QFN（Quad Flat No-lead，四方扁平无引脚封装）

QFN（Quad Flat No-lead）封装的特点是无外延引脚，它通过封装底部四个方向的金属焊盘与PCB连接。相比QFP和QFJ，QFN封装的体积更小，更短的引脚降低了寄生电感，适用于高速信号场景。

与SON类似，QFN也有很多衍生版本：

LQFN（Low-profile QFN）薄型四方扁平无引脚封装

UQFN（Ultra-thin QFN）超薄四方扁平无引脚封装

VQFN（Very-thin QFN）极薄四方扁平无引脚封装

WQFN（Very Very-thin QFN）超极薄四方扁平无引脚封装

X1QFN（eXtremely thin QFN）极致薄型四方扁平无引脚封装

X2QFN（eXtremely small and eXtremely thin QFN）极致小型化且极致薄型四方扁平无引脚封装

▲ QFN封装

QFN封装的一种变体是LCC（Leadless Chip Carrier）封装，又分为LPCC（Leadless Plastic Chip Carrier）无引线塑料芯片载体和LCCC（Leadless Ceramic Chip Carrier）无引线陶瓷芯片载体。

▲ LCCC封装

3.4 阵列形表面贴装封装

3.4.1 LGA（Land Grid Array，触点阵列封装）

LGA（Land Grid Array）触点阵列封装，也称为焊盘阵列封装，是一种使用金属触点阵列替代传统引脚的芯片封装，其特点是通过平面触点与电路板上的插座弹性连接，具有高密度（如LGA775含775个触点）、低电感（信号传输路径短）等优势。

▲ LGA封装的英特尔CPU与底座

相比BGA焊接式封装，LGA支持插拔更换，便于维护，但需精密对齐触点且插座成本较高。LGA封装广泛应用于高性能CPU（如Intel/AMD处理器）、服务器芯片及需要稳定连接的领域，在小型化设备中因底座体积限制多被BGA取代。

使用LGA封装的芯片除了与插座弹性连接，也可以通过SMT（Surface Mounted Technology，表面贴装技术）直接焊接到电路板上。

▲ 使用LGA封装的加速度计芯片

3.4.2 BGA（Ball Grid Array，球栅阵列封装）

BGA（Ball Grid Array）是一种高密度芯片封装，它通过底部规则排列的焊球阵列替代传统引脚，实现与PCB的连接。其特点包括高引脚密度（支持1000+ I/O）、紧凑体积（比QFP封装减少30%以上面积）和优异电热性能（短路径降低信号延迟，焊球改善散热）。

BGA技术由摩托罗拉等公司于20世纪90年代推动实用化，现已成为现代电子封装的主流方案。它广泛应用于CPU、GPU、智能手机SoC及5G通信芯片等高性能场景，但存在检测困难（需X光设备）、返修复杂（需专用植球工具）和成本较高（基板材料要求严格）等挑战。

▲ BGA封装

根据材料不同，BGA分为：

PBGA（Plastic BGA）塑料球栅阵列封装

CBGA/CABGA（Ceramic BGA）陶瓷球栅阵列封装

根据尺寸不同，BGA又衍生出：

nFBGA（New Fine Pitch BGA）新型细间距球栅阵列，在TI公司的产品中广泛应用。有时也直接称为FBGA（Fine-Pitch BGA）。

TinyBGA 小型球栅阵列，这是Kingmax胜创的内存封装专利技术。

DSBGA（Die-Size BGA）晶粒尺寸球栅阵列，也称为WCSP（Wafer Chip Scale Package）晶圆芯片级封装。

FG（Fine-pitch Ball Grid Array）细间距球栅阵列封装

LFBGA（Low-profile Fine-pitch BGA）薄型细间距球栅阵列封装

VFBGA（Very-thin Fine-pitch BGA）超薄细间距球栅阵列封装

根据封装形式又衍生出：

FCBGA（Flip Chip BGA）倒装芯片BGA。倒装芯片不是一种芯片，而是指“倒装芯片键合”，是将晶粒（Die）倒置后与基板直接连接的键合形式，与传统的引线键合相比倒装芯片信号路径短，适合更高性能的芯片。

POP-BGA（Package-on-Package BGA），即垂直堆叠多个 BGA 封装（如逻辑芯片 + 存储器），节省 PCB 空间。常用于高性能 SoC （ System on Chip ）芯片。

PG-WF2BGA（Plastic Grid Wafer-Level Fan-Out 2nd Generation BGA）使用塑料网格基板，采用第二代晶圆级扇出技术的球栅阵列封装。

3.4.3 阵列封装对比

阵列封装主要包括PGA（Pin Grid Array）插针阵列、LGA（Land Grid Array）触点阵列和BGA（Ball Grid Array）球栅阵列三种。

▲ 三种阵列封装对比

PGA的特点是自带插针，多用于早期CPU；LGA采用平面金属触点与主板弹性针脚对接；BGA底部锡球直接焊接，所需空间最小。

性能上，PGA信号延迟最高，LGA次之，BGA最优。应用上，PGA主要面向工控等特殊领域，LGA主导高性能计算（如Intel/AMD处理器），BGA则垄断移动设备。

3.5 CSP（Chip Scale Package，芯片级封装）

CSP（Chip Scale Package）芯片级封装是一种先进的芯片封装技术，其封装尺寸接近裸芯片，也就是晶粒（Die）本身的大小（通常不超过Die面积的1.2倍，而传统封装通常是2~5倍）。CSP使用锡球阵列作为引脚，焊球间距一般是0.2-0.5mm，而BGA的焊球间距通常是0.3-1.0mm。CSP封装具有极致小型化、更高密度I/O和优异电气性能的特点。

实际上CSP就是一种小型化的BGA封装。FBGA（Fine-Pitch BGA）和VFBGA（Very Thin Fine-Pitch BGA）都可以归类为CSP封装。

▲CSP封装

3.5.1 WLCSP（Wafer-Level Chip Scale Package，晶圆级封装）

WLCSP（Wafer-Level Chip Scale Package）晶圆级芯片封装又称为WLP（Wafer-Level Package），是直接在晶圆（Wafer）上完成成所有封装步骤，如形成重新布线层（RDL，Redistribution Layer）和植球。其最重要的特点是无需基板，也没有塑封环节。WLCSP封装的尺寸接近裸芯片（即晶粒，Die）的大小，具有体积小、成本低、性能优等优点，广泛应用于移动设备、传感器等领域。

相比之下，传统的CSP和BGA封装则需要先将晶圆切割成单个晶粒，再通过引线键合（Wire Bonding）或倒装芯片（Flip-Chip）的方式将晶粒连接到基板（如引线框架、树脂基板）上，最后再进行塑封。

▲传统封装与WLCSP/WLP流程对比

▲WLCSP封装

WLCSP又分为扇入型（Fan-In）和扇出型（Fan-Out）两类。

Fan-In WLCSP一般直接称为WLCSP，其特点是焊球全部位于裸芯片区域内，封装尺寸=裸芯片尺寸。Fan-In WLCSP封装是先在晶圆层面完成封装工艺，再切割后即形成独立器件，这种技术显著降低了生产成本，同时实现了与裸芯片尺寸近乎一致的封装体积。适用于低引脚数芯片，如传感器芯片、简单逻辑芯片。

Fan-Out WLCSP，简写为FO-WLCSP，也有厂商会使用专有名称，如台积电的InFO（Integrated Fan-Out），三星的FO-PLP（Fan-Out Panel-Level Packaging）。其特点是焊球可延伸至裸芯片外部，封装尺寸>裸芯片尺寸。其原理是通过重构晶圆（Reconstituted Wafer）技术扩展封装区域，工艺复杂但性能更强，I/O密度高，适合高性能、高集成需求。

▲扇入型和扇出型WLCSP封装引脚示意图

▲扇入型和扇出型WLCSP封装结构示意图

此外，（Fan-In）WLCSP封装因成本较低，体积小，所以也被用于一些TVS二极管中。如下图所示采用WLCSP封装的TVS二极管在外观上呈现半导体基材的自然切面结构，与传统封装（如DFN0603-2L）采用的模塑树脂包裹工艺明显不同。

▲两种TVS二极管的封装

3.5.2 BGA, CSP, WLCSP封装对比

4 芯片封装类型与键合技术的关系

芯片封装键合技术简介介绍了芯片封装过程中的键合技术，键合就是裸芯片与引线框架或基板的连接方式，是封装环节中的核心工艺。而本文介绍的封装类型主要是从芯片的物理形态上分类，两者是不同维度的概念。

通常来说，低引脚密度、低成本的传统封装类型（如DIP、QFP）通常使用引线键合；高密度、高性能的的封装类型（如BGA、CSP）则更多使用倒装芯片键合。

▲ 使用引线键合的QFN与倒装芯片BGA示意图

5 总结

芯片封装可分为传统封装和先进封装两大类。传统封装又包括通孔插装封装，表面贴片封装和面积阵列封装三大部分，本文尽可能全面的介绍了传统封装，也简单介绍了 FCBGA, WLCSP，Fan In/Fan Out 等先进封装。更多的先进封装如TSV ( Through-Silicon Via)，SiP ( System in Package)，PoP( Package on Package)，2.5D/3D IC等将会在后续文章中进行介绍。