恩智浦天津工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款創(chuàng)新的IC封裝高密度四方扁平封裝（HDQFP），旨在提供比知名QFP更高的引線密度來簡化封裝組合。

集成電路（IC）封裝是指把半導(dǎo)體芯片封裝起來，并提供從芯片的電觸點(diǎn)到印刷電路板（PCB）的連接。該IC芯片由半導(dǎo)體晶圓制成，與銅和其它材料以復(fù)合形式層疊。晶圓經(jīng)過測試并被分成單個(gè)芯片，然后對該芯片進(jìn)行封裝。IC封裝與IC一樣重要，因?yàn)榉庋b有助于將IC裸片轉(zhuǎn)變?yōu)橛袑?shí)際功能的產(chǎn)品。該封裝可實(shí)現(xiàn)四個(gè)目的：防止物理損壞、防止腐蝕、幫助散熱，最重要的是，將半導(dǎo)體設(shè)備上的電觸點(diǎn)連接到外部環(huán)境（例如PCB）。系統(tǒng)工程師花費(fèi)大量時(shí)間為每個(gè)應(yīng)用選擇合適的封裝，不僅需要評估封裝的容量和可靠性，還要權(quán)衡其性價(jià)比。

封裝技術(shù)（包括封裝設(shè)計(jì)和架構(gòu)、材料、工藝和制造設(shè)備）必須不斷改進(jìn)才能適應(yīng)市場的經(jīng)濟(jì)高效小型化需求。在四方扁平封裝（QFP）等成熟的封裝技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新困難重重，但現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)了突破。

HDQFP：突破QFP封裝的瓶頸

超可靠四方扁平封裝（QFP）多年來一直是首選封裝。QFP持續(xù)為工程師及其設(shè)計(jì)提供多種好處：以經(jīng)濟(jì)高效的方式提供較高的機(jī)械性能、散熱和可靠性等，還支持光學(xué)檢查。但它的缺點(diǎn)是尺寸較大，隨著當(dāng)今微控制器需要的I/O不斷增加，規(guī)格問題日益嚴(yán)峻。增加I/O數(shù)量會導(dǎo)致封裝面積大幅增加，工程師會選擇面積陣列封裝來代替QFP ，如球柵陣列（BGA）、陣列四方扁平無引腳（QFN）或下面有類似QFN引線但密度更高的其它QFP版本。

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恩智浦中國天津裝配廠（NXP-ATTJ）工程團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種新的封裝——HDQFP封裝，大大縮小QFP的尺寸，同時(shí)最大限度地增加封裝外圍的I/O數(shù)量。

最初構(gòu)想出該創(chuàng)意的恩智浦天津工程團(tuán)隊(duì)

他們的基本想法是將QFP的鷗翼引線與帶引線的塑料芯片載體（PLCC）的J引線組合到兩個(gè)從封裝體延伸出來的引線間隙層中。通過這種配置，HDQFP可有效地使封裝外圍的引線數(shù)量增加一倍。因?yàn)楦黝愐€到PCB的連接支持光學(xué)檢查，因此所有HDQFP引線都可支持光學(xué)檢查。

新的封裝設(shè)計(jì)并不代表工藝結(jié)束，后續(xù)還有大量的設(shè)計(jì)和工藝迭代，新的布線要求和板分析、溢膠問題、新的器件要求、接線可靠性、引線框成本、芯片公差、可制造性和產(chǎn)量等問題。盡管如此，天津廠最初提出這款設(shè)計(jì)的人員在工程方面積極探索新思路，多年來付出了辛勤的勞動和汗水，另外恩智浦全球的開發(fā)、制造、測試、產(chǎn)品、市場和銷售團(tuán)隊(duì)以及我們的引線框和設(shè)備供應(yīng)商也做出巨大貢獻(xiàn)，共同攻克了各種挑戰(zhàn)。

與QFP相比，HDQFP具有多種優(yōu)勢

與QFP相比，HDQFP的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

• I/O密度較高：組合式PLCC J引線和QFP鷗翼引線

• 全面可檢查：所有引線均可全面檢查，體現(xiàn)了我們始終如一地致力于全面品質(zhì)把控、力爭實(shí)現(xiàn)零缺陷的承諾

• 車規(guī)級可靠性：面向汽車和工業(yè)應(yīng)用

• 尺寸小：PCB上封裝尺寸可減少47%，為客戶節(jié)約成本

• 簡化封裝組合：將五種QFP尺寸減為兩種HDQFP尺寸

• 無需額外的PCB成本：HDQFP使用與0.5mm間距LQFP相同的PCB線/間隙設(shè)計(jì)

• 焊接接頭可靠性較高：9700個(gè)周期才會出現(xiàn)首次故障

• 組件級可靠性：達(dá)到2xAEC 1級以上

• 散熱和電性能與QFP相當(dāng)

對172 HDQFP (16x16)和176 LQFP (24x24)進(jìn)行目視比較，尺寸縮小了55%

恩智浦全球員工綜合運(yùn)用其豐富的專業(yè)知識，積極參與創(chuàng)新，利用資深的技術(shù)知識、對市場的深刻洞察、強(qiáng)大的客戶關(guān)系以及廣泛的客戶協(xié)助，群策群力打造出HDQFP。HDQFP已投入量產(chǎn)。

有關(guān)HDQFP的更多信息

• 詳細(xì)了解HDQFP封裝開發(fā)的歷程，以及恩智浦的工程團(tuán)隊(duì)不斷探索更好的封裝解決方案，并考慮汽車應(yīng)用的零缺陷要求，歡迎閱讀Chip Scale Review的“ 新興技術(shù)（Emerging Technologies）專欄 （2021年9月/10月，第12-18頁）”。

• 有關(guān)通過可靠性測試、結(jié)構(gòu)分析、可檢測性評估以及機(jī)械、散熱和電氣模擬對HDQFP進(jìn)行評估的技術(shù)參數(shù)匯總，可閱讀相關(guān)技術(shù)文章（Technical article）（2021年11月/12月，第18-24頁 ）。

突破性技術(shù)，S32K3率先采用

S32K3微控制器系列（恩智浦S32K產(chǎn)品組合的最新成員）是第一款提供突破性HDQFP封裝的恩智浦MCU，可提高I/O密度，同時(shí)滿足汽車應(yīng)用的嚴(yán)苛要求。S32K3 MCU目前提供100 10x10mm HDQFP和172 16x16mm HDQFP封裝，帶或不帶裸焊盤。

如需了解更多信息，可參閱博文《恩智浦新款S32K3 MCU可解決汽車軟件開發(fā)的成本和復(fù)雜性問題》，點(diǎn)擊閱讀>>

本文作者

Mathieu Clain，恩智浦半導(dǎo)體汽車處理部組合市場經(jīng)理。Mathieu是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的市場營銷專業(yè)人士，專注于汽車微控制器，領(lǐng)導(dǎo)制定營銷策略和大眾市場支持。Mathieu擁有阿爾卑斯格勒諾布爾大學(xué)的納米科學(xué)和納米技術(shù)碩士學(xué)位，以及Paul Sabatier (保羅·薩巴蒂爾大學(xué)) 大學(xué)的物理學(xué)學(xué)士學(xué)位。