1.2 模拟集成电路不同封装形式与引脚排列的识别
模拟集成电路的封装形式大多采用双列直插、单列直插、金属圆壳(或菱形壳)和三端塑封等几类,各种封装形式引脚的识别方法如下所述。
1.2.1 多管脚的金属圆壳集成电路封装
多管脚的金属圆壳封装集成电路的识别方法如图1-1所示。
图1-1 多管脚金属圆壳封装集成电路的识别方法
面向管脚正视,由定位标记(常为锁口或小圆孔)所对应的管脚按顺时针方向数。
如果集成电路是国标、部标或进口产品,对小金属圆壳封装器件而言,1号管脚应是定位标记所对应管脚后的那个管脚,即定位标记所对应的管脚为最末一个管脚,如图1-1(a)所示。
倘若是厂标集成电路(包括极少数进口集成电路),管脚排列除与部标产品相似以外,还有下列两种情况。
定位标记对应的管脚即1号管脚,如图1-1(b)所示。
定位标记处在第1脚和最末脚所对应的中间位置上,如图1-1(c)所示。
1.2.2 类似于大功率三极管的金属壳封装
对于类似于大功率三极管的金属壳封装集成电路的识别方法如图1-2所示。
图1-2 类似于大功率三极管的金属壳封装集成电路识别方法
1.2.3 扁平和双列直插封装
扁平封装和双列直插封装所采用的材料一般有陶瓷封和塑封两种,塑封集成电路应用日益增多,原因在于这种集成电路的价格低。但由于其气密性较差,允许环境温度范围较小(-8~85℃)可靠性不高,故在一些要求较高的场合中不适用。相比之下,陶瓷封装集成电路的气密性好、可靠性及温度范围(-55~125℃)均优于塑封集成电路,因而适用于高、精、尖技术领域,但其价格较贵。
不论是哪种封装形式的集成电路,通常在外壳上都有供识别管脚排列顺序的定位(或称为第一脚)标记。
① 对于扁平封装的集成电路,其识别标记一般是在器件端面刻上一小片类似管状的金属片,或在封装表面上部设置一个小圆点(或小圆圈、色点)。
② 塑封双列直插集成电路的标记是弧形凹口,圆形凹坑或小圆圈,进口器件的标记花样很多,这里列出常见的集成电路识别标记。
③ 塑封双列直插器件的标记为金属键。不过,有些集成电路封装表面另有色点等标记,即有双重识别标记,如图1-1(b)、(c)所示。
1.2.4 三端稳压集成电路的封装
三端稳压集成电路的管脚排列顺序如图1-2(b)所示,这种集成电路的排序虽然简单而易辨识,但应注意:
随品种的不同,它们的同号引脚所对应的功能不一定相同。如引脚①有的为输入端,有的却是公共端等。不少使用者往往因接错引脚而使三端稳压集成电路烧坏或电路不工作,这也许被“仅有三个引脚”所迷惑了。因此,使用时一定要认真区分清楚三个引脚的功能。
1.2.5 单列直插封装
图1-3所示为单列直插式集成电路的识别标记及管脚排序,单列直插集成电路的管脚排序一般有如下规律。
图1-3 单列直插式集成电路的识别标记及管脚排序
集成电路管脚向下,识别者面对定位标记,从标记对应一侧的最始端管脚数起,依次为1,2,3,4,…脚。
有些进口集成电路尽管型号相同(或同型号的不同后缀字母、型号尾数相差1等),但却存在管脚排序完全相反的两个品种,这主要是为了便于灵活安装,以适应各种不同形式的需要而考虑设计生产的。这类集成电路尤以单列直插式封装外形为多见。遇到这类集成电路,如果封装上有识别标记,还是容易正确识别管脚的。对于少数这类器件上并没有识别标记的,一般来讲可从型号上进行区别。
若器件型号后有一个后缀字母R,则为反向引脚型集成电路,没有R则是正向引脚型集成电路。例如M5115P与M5115PR、HA1339A与HA1339AR、HA1366W与HA1366WR这3对集成电路引脚排序相反的同性能集成电路引脚排序可用下列方法识别。
1. 正向引脚型
如集成电路为正向引脚型,则将集成电路的型号面对着识别者,并摆正型号,集成电路左侧最边端的引脚即为第①脚,自左向右依次为②,③,④,⑤,…脚,如图1-3(a)所示。
2. 反向引脚型
反向引脚型集成电路的引脚排序正好与正向引脚型相反,即单列直插集成电路的引脚排序是自右向左排列的。
3. 双列反向引脚型
双列反向引脚型集成电路的排序是自左下角最边端为①脚,然后按顺时针方向依次为②,③,…脚。
有些进口模拟集成电路的管脚公布、排列及识别标记比较特别,如图1-3(b)所示,若不注意就容易搞错。
1.2.6 几种特殊集成电路的封装及引脚识别
集成电路的封装除了以上介绍的各种常见类型外,还有一些较特殊的封装形式,下面介绍的就是日常工作中经常遇到的几种特殊集成电路的封装及引脚识别方法。
1. 软封装形式
软封装集成电路的识别如图1-4所示。其集成电路芯片被直接键合在印制板上。为了保证键合细金属丝不受外力损害和防止外界强光照射芯片而干扰集成电路的正常工作,芯片上涂覆了黑色保护胶。
图1-4 软封装集成电路的识别
由于软封装集成电路由印制电路板电路取代了一般集成电路的引脚,故而不会或极少发生断脚及接触不良等故障。此外,一些难以集成化的大电阻器、电容器及电感器等元件在软封装集成电路中可以直接焊在印制板上,从而使电路的功能扩展,制造工艺和成本也大大简化和下降。
需要说明的是除了少数通用CMOS数字集成电路外,软封装集成电路都没有统一的固定尺寸及标准的引脚排列。因此,应用时一般要参照有关产品技术资料连接引脚。
2. 四列扁平封装
四列扁平封装的集成电路引脚多、体积小,大规模集成电路常采用。
四列扁平封装集成电路如图1-5所示,其引脚排序与双列扁平相似。有些四列扁平集成电路的辨识标记是一个特别形状或短的引脚,比较特别,如图1-5(b)所示。
图1-5 四列扁平封装集成电路
3. 微型和片型封装
微型和片型两种封装的集成电路,它们的共同特点是体积小、安装占用空间小。
片型封装的集成电路还是一种无引脚集成电路,它是用低温焊剂或导电黏合剂直接与电路板贴附连接的,故具有较好的抗震性和可靠性。目前,各类集成电路中均已经有采用微型封装和片型封装的品种。
1.2.7 表面安装集成电路
表面安装集成电路的早期产品为具有翼形引线的塑封结构,其引脚间距较常规的小。这类产品有SOP、SOJ小外形封装电路和QFP方形扁平封装电路。此后,芯片载体技术得到发展,出现了PLCC塑封有引线芯片载体、LCCC无引线陶瓷芯片载体、LDCC有引线陶瓷芯片载体、COB板载芯片。近几年来,又开发了TAB带载自动焊产品等。
1. SOP、SOJ小外形封装
这种技术是荷兰飞利浦公司在20世纪70年代初期研制成功的,其实是双列直插封装电路的变形。SOP为“L”形引线,SOJ为“J”形引线。
SOP封装的特点是引线容易焊接,生产过程中检测方便,但占用印制板的面积较大。SOJ封装占用印制板面积较小,因此目前用得较广泛。其引脚间距大都为1.27mm,间距更小的则为1.0mm和0.76mm。
2. QFP方形扁平封装
这是日本一些厂商专为小间距表面电路而研制生产的新型封装电路。QFP封装电路由于引线数多(32~576条),接触面积大,因而具有较高的焊接强度,但由于引线太软且间距过小,故给安装和焊接带来一定的困难。
QFP封装电路有正方形两种封装形式,引线间距有0.3mm,0.4mm,0.5mm三种。日立公司推出的一种薄型QFP(又称TQFP),其引线间距可小至0.254mm,电路厚度仅为1.2mm。
3. PLCC塑封有引线芯片载体
PLCC封装有引线芯片载体在其四边具有向其底部弯折成“J”形的短引线。PLCC比SOP、QFP更节省印制板面积。但这种电路焊接到印制板上后检测焊点较困难,维修拆焊更为困难。这种封装电路常应用于微机中央处理器和门阵列电路。目前已研制出了相应的夹插板,从而解决了焊点测试难题。
4. COB板载芯片
COB板载芯片通常称为“软”封装、“黑胶”封装。它是将集成电路芯片直接黏在印制板上,用引线键盒来实现与印制板的连接,最后用黑色胶料涂覆包封。这类芯片及引线是用黑胶封固在印制板上的,属于一次性安装电路,不可能进行维修。
5. 集成电路的识别
数码电子产品电路中使用的表面安装集成电路多种多样,有射频处理集成电路、逻辑集成电路、电源集成电路,锁相环集成电路等。集成电路的封装形式各异,用得较多的表面安装集成电路的封装形式有小外形封装、四方扁平封装和球形栅格阵列内引脚封装等。
(1)小外形封装
小外形封装又称SOP封装,其引脚在28个之下,引脚分布在两边。数码电子产品电路中的存储器、电子开关、频率合成器、功率放大等集成电路常采用这种SOP封装,其引脚排列如图1-6所示。
图1-6 常见的小外形封装引脚排列
(2)四方扁平封装
四方扁平封装适用于高频电路和引脚较多的模块,简称QFP封装。其引脚排列如图1-7(a)所示,四边都有引脚,其引脚数目一般为20个以上。如许多中频模块、数据处理器、音频模块、微处理器、电源模块等都采用QFP封装。
图1-7 四方扁平封装与球形栅格阵列内引脚封装及引脚排列
对于小外形封装和四方扁平封装的集成电路,找出其引脚排列顺序的关键是先找出第1脚,然后按照逆时针方向确定其他引脚。确定第1脚的方法是:
集成电路表面字体正方向左上角圆点为1脚标志;或者找到集成电路表面打“●”的标记处,对应的引脚即为第1脚。
(3)球形栅格阵列内引脚封装
球形栅格阵列内引脚封装又称BGA封装,是一种多层的芯片载体封装。这类封装的引脚在集成电路的“肚皮”底部,引线是以阵列的形式排列的,其引脚是按行线、列线来区分的,所以引脚的数目远远超过分布在封装外围的引脚。
利用阵列式封装,可以省去电路板多达约70%的位置,其引脚排列如图1-7(b)、(c)、(d)所示。BGA封装充分利用封装的整个底部来与电路板互连,而且用的不是引脚而是焊锡球,因此这缩短了互连的距离。
目前,许多数码电子产品,车载GPS(卫星自动定位导航系统)、摩托罗拉系列手机的电源集成电路,诺基亚系列手机的CPU(中央微处理器)、数码照相机和数码摄录像机的CPU与DSP处理芯片、数码照相机的SD卡处理集成电路等均采用BGA封装方式。
1.2.8 常用集成电路的引脚排列
集成电路内部结构不同,用途也不同,它们的形状和引出脚也不同。图1-8所示列出了几种不同外形常用集成电路的引出脚排列方式。圆形金属外壳多为软导线引出。扁平封装的外壳为陶瓷和塑料的两种,引出线形式有两种,一种是双列,一种是单列。双列引线又有直线和弯脚引线两种,以弯脚的多,称为双列直插式。它不仅可以直接焊接在印制板上,也可以插在相应的管脚插座上,这样能随时插拔,便于维修。引脚顺序按仰视方法,从标志点顺时针数为1,2,…,管脚数目少则6个,多则几十个。
图1-8 常用集成电路的引脚排列方式