恩智浦天津工程團隊開發了一款創新的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）封裝是指把半導體芯片封裝起來，并提供從芯片的電觸點到印刷電路板（PCB）的連接。該IC芯片由半導體晶圓制成，與銅和其它材料以復合形式層疊。晶圓經過測試并被分成單個芯片，然后對該芯片進行封裝。IC封裝與IC一樣重要，因為封裝有助于將IC裸片轉變為有實際功能的產品。該封裝可實現四個目的：防止物理損壞、防止腐蝕、幫助散熱，最重要的是，將半導體設備上的電觸點連接到外部環境（例如PCB）。系統工程師花費大量時間為每個應用選擇合適的封裝，不僅需要評估封裝的容量和可靠性，還要權衡其性價比。

封裝技術（包括封裝設計和架構、材料、工藝和制造設備）必須不斷改進才能適應市場的經濟高效小型化需求。在四方扁平封裝（QFP）等成熟的封裝技術方面進行創新困難重重，但現在已實現了突破。

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持續為工程師及其設計提供多種好處：以經濟高效的方式提供較高的機械性能、散熱和可靠性等，還支持光學檢查。但它的缺點是尺寸較大，隨著當今微控制器需要的I/O不斷增加，規格問題日益嚴峻。增加I/O數量會導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）工程團隊研發出了一種新的封裝——HDQFP封裝，大大縮小QFP的尺寸，同時最大限度地增加封裝外圍的I/O數量。

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最初構想出該創意的恩智浦天津工程團隊

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量增加一倍。因為各類引線到PCB的連接支持光學檢查，因此所有HDQFP引線都可支持光學檢查。

新的封裝設計并不代表工藝結束，后續還有大量的設計和工藝迭代，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、可制造性和產量等問題。盡管如此，天津廠最初提出這款設計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、制造、測試、產品、市場和銷售團隊以及我們的引線框和設備供應商也做出巨大貢獻，共同攻克了各種挑戰。

與QFP相比，HDQFP具有多種優勢

與QFP相比，HDQFP的優勢主要體現在：

• 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，體現了我們始終如一地致力于全面品質把控、力爭實現零缺陷的承諾

• 車規級可靠性：面向汽車和工業應用

• 尺寸小：PCB上封裝尺寸可減少47%，為客戶節約成本

• 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/間隙設計

• 焊接接頭可靠性較高：9700個周期才會出現首次故障

• 組件級可靠性：達到2xAEC 1級以上

• 散熱和電性能與QFP相當

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

恩智浦全球員工綜合運用其豐富的專業知識，積極參與創新，利用資深的技術知識、對市場的深刻洞察、強大的客戶關系以及廣泛的客戶協助，群策群力打造出HDQFP。HDQFP已投入量產。

有關HDQFP的更多信息

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

• 有關通過可靠性測試、結構分析、可檢測性評估以及機械、散熱和電氣模擬對HDQFP進行評估的技術參數匯總，可閱讀相關技術文章（Technical article）（2021年11月/12月，第18-24頁 ）。

突破性技術，S32K3率先采用

S32K3微控制器系列（恩智浦S32K產品組合的最新成員）是第一款提供突破性HDQFP封裝的恩智浦MCU，可提高I/O密度，同時滿足汽車應用的嚴苛要求。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的成本和復雜性問題》，點擊閱讀>>

本文作者

Mathieu Clain，恩智浦半導體汽車處理部組合市場經理。Mathieu是一位經驗豐富的市場營銷專業人士，專注于汽車微控制器，領導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的納米科學和納米技術碩士學位，以及Paul Sabatier (保羅·薩巴蒂爾大學) 大學的物理學學士學位。