创新封装的驱动力究竟是什么?是什么原因促使工程师从原有熟悉的封装形式转向新型的无引脚封装?尺寸的不断减少是否是永远的需要?为何现在会转向无引脚封装?读者或许可以在下面的内容中找到答案。
小型的消费电子产品如蜂窝电话、PDA和数码相机等能从最小型元件中得益,但这并不是唯一的推动因素。同样重要的是,如果逻辑IC的封装方式能使其无缝地连接到PCB板上,那么将有助于快速地实现产品型号升级,缩短的设计周期。
逻辑IC供应商是否应该缩小所有产品系列的封装?答案是否定的,而且不同产品的功能取向也有所不同。今日所设计终端产品需要的逻辑功能类型,与5年前比较已有显著差别。以前实现逻辑门的基本单元为14脚“四门”封装,预计这种四合一封装门器件的销售将稳定地保持在每年3至4亿美元。
相反地,新产品的印刷电路板设计一直在单门和双门之间选择,这使得今后6至7年中此类器件的年需求量超过21亿件。逻辑IC供应商如飞兆半导体等提供了一系列单门和双门逻辑功能器件,采用多种节省空间的封装形式,如SOT23、SC70、TSSOP和US8,均为引脚型封装。无引脚型封装系列的出现使减小尺寸方面有了进一步的突破,如MicroPakTM面栅阵列,这种1.5平方毫米芯片级6脚封装尺寸比有引脚SC70封装减小了65%。其它供应商则提供未封装的倒装芯片,以便将逻辑IC直接安装到用户的电路板上。
在电信应用中单门和双门逻辑IC将不会立即被14、16和20脚逻辑器件取代。在电信线路卡、数据通讯等成熟的非消费性电子产品设计中,SOIC 和 TSSOP封装的四、六和八门器件的需求还将持续一段时间,因为大多数最终应用还是能够接受这些稍大型的引脚型封装。对该类封装的八位缓冲及多门器件的需求将会延续,这些器件用于板上和线卡内的总线控制。
不过,较小的无引脚型封装14、16和20脚器件的需求将会增长,这类封装分别称作MLP、QFN和DQFN,其增长会在电信/数据通信市场慢慢显现。线路卡和基站印刷电路板会采用这些封装,因为这些封装可减少印刷电路板面积,在增加功能和成本方面的优势也日益明显。
在新型MLP封装中,14脚DQFN封装的尺寸仅为2.5 mm×3.5 mm,较其替代的TSSOP封装减小了75%。DQFN 14、16和20脚封装现由多家供应商提供,包括飞兆半导体。这些新型无引脚四门(即在14脚DQFN封装内有4个与门)器件仅占用与5至8脚有引脚封装单和双门相同的印刷电路板面积。因此,预计在高速增长的消费电子产品领域,对14-20脚MLP封装的更高功能逻辑IC和CMOS开关的需求增长较快。
飞兆半导体为了迎合在给定空间增加更多功能的趋势,率先推出多项特为新型蜂窝电话设计的全新逻辑IC,包括基于闪存的解码器 NC7SZ19、音频和视模拟开关 NC7SB3157以及转换“铃声-振动”模式的触发器等。由此产生了6引脚SC70封装,随后出现了芯片级封装MicroPakTM,这些复杂的功能需要增加第六个端子。
随着PDA、数码相机、MP3播放机等消费电子产品融合到蜂窝电话中,或音频视频CD ROM播放机集成到笔记本电脑中,引发了对更小的16和20端封装的需求。能满足这些需求的CMOS逻辑IC包括多工器、USB收发器,以及在电路板和外设之间传递处理器数据的8位缓冲器。
对于需要高密度封装的I/O逻辑功能器件,BGA是最佳的选择。PDA使用了54球(端)BGA封装的16位收发器,比较所替代的TSSOP等引脚封装节省了40-60%的空间。笔记本电脑使用96至114脚BGA封装的总线开关。飞兆半导体的114脚BGA封装40位开关FST32X450GX较两个56脚TSSOP封装节省59%的空间。
最佳的创新封装解决了用户问题,有助于实现最终的产品目标。新封装的应用一般由蜂窝电话和便携产品的市场开始,在其它逻辑产品供应商也开始提供相同的产品后,新封装就成为行业标准。这种标准化过程在飞兆半导体重新设计SC70,为超高速双位功能NC7WZ系列添加第6个引脚后出现。新封装使得两个逻辑缓冲器占用的面积与一个采用传统SC70封装的缓冲器相同。
最近,原为竞争对手的飞兆半导体和飞利浦宣布达成协议,相互提供对方最新的封装,即飞兆的6脚MicroPakTM 和飞利浦的14、16、20脚DQFN封装。减少封装设计方式将有助于简化产品设计工作,加速产量提升并降低成本,这对于供应商和用户都非常有利。