恩智浦天津团队原创，S32K3 MCU率先采用：创新的HDQFP封装技术，到底有多强？

恩智浦天津工程团队开发了一款创新的IC封装高密度四方扁平封装（HDQFP），旨在提供比知名QFP更高的引线密度来简化封装组合。

集成电路（IC）封装是指把半导体芯片封装起来，并提供从芯片的电触点到印刷电路板（PCB）的连接。该IC芯片由半导体晶圆制成，与铜和其它材料以复合形式层叠。晶圆经过测试并被分成单个芯片，然后对该芯片进行封装。IC封装与IC一样重要，因为封装有助于将IC裸片转变为有实际功能的产品。该封装可实现四个目的：防止物理损坏、防止腐蚀、帮助散热，最重要的是，将半导体设备上的电触点连接到外部环境（例如PCB）。系统工程师花费大量时间为每个应用选择合适的封装，不仅需要评估封装的容量和可靠性，还要权衡其性价比。

封装技术（包括封装设计和架构、材料、工艺和制造设备）必须不断改进才能适应市场的经济高效小型化需求。在四方扁平封装（QFP）等成熟的封装技术方面进行创新困难重重，但现在已实现了突破。

HDQFP：突破QFP封装的瓶颈

超可靠四方扁平封装（QFP）多年来一直是首选封装。QFP持续为工程师及其设计提供多种好处：以经济高效的方式提供较高的机械性能、散热和可靠性等，还支持光学检查。但它的缺点是尺寸较大，随着当今微控制器需要的I/O不断增加，规格问题日益严峻。增加I/O数量会导致封装面积大幅增加，工程师会选择面积阵列封装来代替QFP ，如球栅阵列（BGA）、阵列四方扁平无引脚（QFN）或下面有类似QFN引线但密度更高的其它QFP版本。

HDQFP封装有特殊的处理和板安装要求。请查看恩智浦最新的AN1321应用笔记，了解相关指南，点击下载>>

恩智浦中国天津装配厂（NXP-ATTJ）工程团队研发出了一种新的封装——HDQFP封装，大大缩小QFP的尺寸，同时最大限度地增加封装外围的I/O数量。

 

最初构想出该创意的恩智浦天津工程团队

他们的基本想法是将QFP的鸥翼引线与带引线的塑料芯片载体（PLCC）的J引线组合到两个从封装体延伸出来的引线间隙层中。通过这种配置，HDQFP可有效地使封装外围的引线数量增加一倍。因为各类引线到PCB的连接支持光学检查，因此所有HDQFP引线都可支持光学检查。

新的封装设计并不代表工艺结束，后续还有大量的设计和工艺迭代，新的布线要求和板分析、溢胶问题、新的器件要求、接线可靠性、引线框成本、芯片公差、可制造性和产量等问题。尽管如此，天津厂最初提出这款设计的人员在工程方面积极探索新思路，多年来付出了辛勤的劳动和汗水，另外恩智浦全球的开发、制造、测试、产品、市场和销售团队以及我们的引线框和设备供应商也做出巨大贡献，共同攻克了各种挑战。

与QFP相比，HDQFP具有多种优势

与QFP相比，HDQFP的优势主要体现在：

• I/O密度较高：组合式PLCC J引线和QFP鸥翼引线

• 全面可检查：所有引线均可全面检查，体现了我们始终如一地致力于全面品质把控、力争实现零缺陷的承诺

• 车规级可靠性：面向汽车和工业应用

• 尺寸小：PCB上封装尺寸可减少47%，为客户节约成本

• 简化封装组合：将五种QFP尺寸减为两种HDQFP尺寸

• 无需额外的PCB成本：HDQFP使用与0.5mm间距LQFP相同的PCB线/间隙设计

• 焊接接头可靠性较高：9700个周期才会出现首次故障

• 组件级可靠性：达到2xAEC 1级以上

• 散热和电性能与QFP相当

 

对172 HDQFP (16x16)和176 LQFP (24x24)进行目视比较，尺寸缩小了55%

恩智浦全球员工综合运用其丰富的专业知识，积极参与创新，利用资深的技术知识、对市场的深刻洞察、强大的客户关系以及广泛的客户协助，群策群力打造出HDQFP。HDQFP已投入量产。

有关HDQFP的更多信息

• 详细了解HDQFP封装开发的历程，以及恩智浦的工程团队不断探索更好的封装解决方案，并考虑汽车应用的零缺陷要求，欢迎阅读Chip Scale Review的“ 新兴技术（Emerging Technologies）专栏 （2021年9月/10月，第12-18页）”。

• 有关通过可靠性测试、结构分析、可检测性评估以及机械、散热和电气模拟对HDQFP进行评估的技术参数汇总，可阅读相关技术文章（Technical article）（2021年11月/12月，第18-24页 ）。

突破性技术，S32K3率先采用

S32K3微控制器系列（恩智浦S32K产品组合的最新成员）是第一款提供突破性HDQFP封装的恩智浦MCU，可提高I/O密度，同时满足汽车应用的严苛要求。S32K3 MCU目前提供100 10x10mm HDQFP和172 16x16mm HDQFP封装，带或不带裸焊盘。

如需了解更多信息，可参阅博文《恩智浦新款S32K3 MCU可解决汽车软件开发的成本和复杂性问题》，点击阅读>>

本文作者

Mathieu Clain，恩智浦半导体汽车处理部组合市场经理。Mathieu是一位经验丰富的市场营销专业人士，专注于汽车微控制器，领导制定营销策略和大众市场支持。Mathieu拥有阿尔卑斯格勒诺布尔大学的纳米科学和纳米技术硕士学位，以及Paul Sabatier (保罗·萨巴蒂尔大学) 大学的物理学学士学位。