隨著新一代便攜式電子設(shè)備不斷朝著尺寸更小的方向發(fā)展，許多制造商都針對(duì)其邏輯需求提出了高級(jí)封裝解決方案的要求。有人指出，由于支持功能已經(jīng)包含在了核心處理器中，因此可能不再需要了，但我們?nèi)匀恍枰壿嫻δ軄?lái)提供接口功能，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備上。由于大部分板級(jí)空間都為核心處理器(如DSP及ASIC)所占據(jù)，因此邏輯器件應(yīng)當(dāng)是透明的。舉例來(lái)說(shuō)，新一代智能電話有時(shí)會(huì)既使用通信處理器又使用應(yīng)用平臺(tái)處理器，它們占據(jù)了板級(jí)空間的大部分。上述設(shè)計(jì)中的邏輯支持功能應(yīng)當(dāng)盡可能高效地節(jié)約空間占用，某些情況下最大只能占用板級(jí)空間的 5%。目前，許多邏輯供應(yīng)商正在推出新一代封裝選項(xiàng)，其可大大節(jié)約 PCB 的占用空間。

以今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，目前許多制造商正在設(shè)計(jì)的邏輯功能已經(jīng)做到了小尺寸封裝。SC-70 是單門小邏輯技術(shù)廣泛采用的一種封裝，此類封裝占用的面積僅為4.20 mm2。由于其尺寸較小、生產(chǎn)方便、可靠性高，因而對(duì)當(dāng)前的許多設(shè)計(jì)而言都是相當(dāng)理想的，但新一代設(shè)計(jì)將

要求以更小的尺寸實(shí)現(xiàn)相同的質(zhì)量。業(yè)界通常的說(shuō)法都認(rèn)為，在將邏輯設(shè)備移植到更小尺寸的過(guò)程中，制造方便性、測(cè)試方便性、可靠性乃至價(jià)格都是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。邏輯器件供應(yīng)商可以較小的占地面積滿足各種比特寬度產(chǎn)品的封裝要求，其中涵蓋了從單門到 32 位的器件。同時(shí)，他們還可提供各方面性能都始終如一的新一代封裝，并將其作為邏輯封裝的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。上述高級(jí)封裝選項(xiàng)包括球柵陣列 (BGA)、無(wú)引線四方扁平封裝 (QFN) 以及芯片級(jí)封裝(WCSP)。

BGA(球柵陣列)

向低截面球柵陣列封裝 (LFBGA) 以及超微細(xì)球柵陣列 (VFBGA) 封裝進(jìn)行的移植在一定程度上已經(jīng)開(kāi)始。數(shù)家制造商已經(jīng)欣然接受了這種封裝作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。許多設(shè)計(jì)人員都認(rèn)為芯片尺寸 BGA 封裝在降低成本和縮小尺寸方面是非常理想的解決方案。與基于引線框架的封裝相比，上述封裝顯著節(jié)約了板上面積，同時(shí)又不會(huì)顯著增加系統(tǒng)級(jí)成本。

96與114球柵LFBGA封裝是一種單芯片、而非雙芯片的解決方案。設(shè)計(jì)人員不必在兩個(gè)16位邏輯功能中進(jìn)行設(shè)計(jì)，而可以充分利用LFBGA封裝的單個(gè) 32 位邏輯功能(見(jiàn)圖1)。該封裝球柵距離僅為0.8mm，不僅便于路由，而且與 TSSOP 封裝相比也改善了散熱與電氣性能。較之于TSSOP，LFBGA在散熱方面的效率高出50%，在電感方面減少了48%。數(shù)家邏輯供應(yīng)商在20世紀(jì)90年代推出該封裝時(shí)就替代供應(yīng) (alternate source) 方面達(dá)成了一致，這進(jìn)一步推動(dòng)了LFBGA的普及率。TI、Philips以及IDT等公司均同意采用相同的邏輯功能與封裝引腳方案。這就在LFBGA封裝中實(shí)現(xiàn)了真正的邏輯替代供應(yīng)，并為客戶提供了多種渠道以滿足其生產(chǎn)需要。

2000年，超微細(xì)球柵陣列 (VFBGA) 封裝也具備了邏輯功能，從而填補(bǔ)了小型封裝在16位與18位邏輯功能上的空白。當(dāng)時(shí)，采用較大型SSOP與TSSOP封裝的邏輯器件是針對(duì)便攜式應(yīng)用而精心設(shè)計(jì)的，這就占據(jù)了核心處理器等更關(guān)鍵功能所需的板級(jí)空間。隨著"智能"應(yīng)用嵌入到設(shè)計(jì)中，要求相似空間、較小外形尺寸的大比特邏輯功能而言越來(lái)越難以實(shí)施。VFBGA封裝占用的面積僅為31.5mm2，與TSSOP所占用空間相比，節(jié)省達(dá) 70% 至75%，保持在108mm2，從而有助于實(shí)現(xiàn)所需的面積。與LFBGA類似，VFBGA封裝較TSSOP封裝也實(shí)現(xiàn)了更佳的電器和散熱性能，成為當(dāng)前業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)封裝的更好的替代。

隨著新一代便攜式電子設(shè)備不斷朝著尺寸更小的方向發(fā)展，許多制造商都針對(duì)其邏輯需求提出了高級(jí)封裝解決方案的要求。有人指出，由于支持功能已經(jīng)包含在了核心處理器中，因此可能不再需要了，但我們?nèi)匀恍枰壿嫻δ軄?lái)提供接口功能，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備上。由于大部分板級(jí)空間都為核心處理器(如DSP及ASIC)所占據(jù)，因此邏輯器件應(yīng)當(dāng)是透明的。舉例來(lái)說(shuō)，新一代智能電話有時(shí)會(huì)既使用通信處理器又使用應(yīng)用平臺(tái)處理器，它們占據(jù)了板級(jí)空間的大部分。上述設(shè)計(jì)中的邏輯支持功能應(yīng)當(dāng)盡可能高效地節(jié)約空間占用，某些情況下最大只能占用板級(jí)空間的 5%。目前，許多邏輯供應(yīng)商正在推出新一代封裝選項(xiàng)，其可大大節(jié)約 PCB 的占用空間。

以今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，目前許多制造商正在設(shè)計(jì)的邏輯功能已經(jīng)做到了小尺寸封裝。SC-70 是單門小邏輯技術(shù)廣泛采用的一種封裝，此類封裝占用的面積僅為4.20 mm2。由于其尺寸較小、生產(chǎn)方便、可靠性高，因而對(duì)當(dāng)前的許多設(shè)計(jì)而言都是相當(dāng)理想的，但新一代設(shè)計(jì)將

要求以更小的尺寸實(shí)現(xiàn)相同的質(zhì)量。業(yè)界通常的說(shuō)法都認(rèn)為，在將邏輯設(shè)備移植到更小尺寸的過(guò)程中，制造方便性、測(cè)試方便性、可靠性乃至價(jià)格都是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。邏輯器件供應(yīng)商可以較小的占地面積滿足各種比特寬度產(chǎn)品的封裝要求，其中涵蓋了從單門到 32 位的器件。同時(shí)，他們還可提供各方面性能都始終如一的新一代封裝，并將其作為邏輯封裝的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。上述高級(jí)封裝選項(xiàng)包括球柵陣列 (BGA)、無(wú)引線四方扁平封裝 (QFN) 以及芯片級(jí)封裝(WCSP)。

WCSP 的面積僅為1.26mm2，而焊球間距僅為 0.5 mm，屬目前邏輯器件領(lǐng)域最小型的封裝。我們不妨舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明它到底有多小，看看美國(guó)分幣上印制的年份，該封裝基本與其中的一個(gè)數(shù)字大小相同(見(jiàn)圖3)。

WCSP 封裝與 BGA 封裝的構(gòu)造相似，也以焊球代替?zhèn)鹘y(tǒng)的引線框架引腳。由于其尺寸極小，因此外露芯片就作為最終的封裝。這也說(shuō)明了為什么WCSP也稱為DSBGA(芯片尺寸球柵陣列)。WCSP 支持Little Logic產(chǎn)品所常見(jiàn)的5、6及 8 引腳封裝，包括單、雙以及三門功能。

過(guò)去十年來(lái)，SC-70與 US-8常采用Little Logic封裝。隨著WCSP封裝技術(shù)的推出，就其制造方便性、可靠性和測(cè)試方便性提出了許多問(wèn)題。供應(yīng)商與目前的用戶在每個(gè)領(lǐng)域都進(jìn)行了廣泛的研究。制造商往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，WCSP 封裝可用目前的大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備安裝在板上，這使 OEM 廠商毋需投入額外的生產(chǎn)成本即能利用該封裝實(shí)現(xiàn)板級(jí)空間的節(jié)約。一旦安裝在板上，焊球的理想替代就是器件外圍。這也方便了探測(cè)觸點(diǎn)對(duì)設(shè)備級(jí)測(cè)試的訪問(wèn)。

由于用戶使用便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品造成的惡劣條件，因而可靠性對(duì)制造商而言是至關(guān)重要的。對(duì) TI 的 WCSP 封裝 NanoStar? 的內(nèi)部可靠性測(cè)試證實(shí)，該封裝可滿足便攜式應(yīng)用的嚴(yán)格條件。板級(jí)可靠性 (BLR) 數(shù)據(jù)顯示，NanoStar 封裝在 -40 到 125℃ 之間經(jīng)過(guò)了1,286個(gè)周期，在0 到 100℃之間則達(dá)到了 1,900個(gè)周期的標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論

制造商發(fā)現(xiàn)，利用 BGA、QFN 與 WCSP 的優(yōu)勢(shì)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)去所謂制造成本增加、器件性能不可靠和產(chǎn)品供應(yīng)不確定等不利因素，因此，向先進(jìn)邏輯封裝的升級(jí)正在不斷發(fā)展。同樣，邏輯供應(yīng)商也認(rèn)識(shí)到先進(jìn)的封裝在便攜式應(yīng)用中的重要性，他們不僅致力于提供一系列功能強(qiáng)大的邏輯器件，并提供制造商所要求的支持。

在邏輯空間方面，最新推出的封裝方式為QFN封裝。許多邏輯供應(yīng)商以20、16與14引腳的QFN封裝來(lái)提供其門與八進(jìn)制位寬邏輯功能，因?yàn)檫@種封裝與TSSOP相比，在相同的比特寬度上存在著諸多優(yōu)勢(shì)。

就便攜式設(shè)備而言，QFN 封裝屬最佳選擇。首先，QFN 能夠顯著節(jié)約空間。20 引腳QFN 封裝占用的面積僅為 15.75 mm2，其比 20 引腳的 TSSOP 封裝相比節(jié)約達(dá) 62%。QFN在四側(cè)均可提供外圍終端板 (terminal pad)，并在器件中心具有外露的芯片焊盤(pán)，從而改善了機(jī)械與散熱性能。根據(jù)設(shè)計(jì)，該封裝還可允許頂端與底部引腳在封裝下路由其信號(hào)，從而支持涌流 (Flow-through) 架構(gòu)(見(jiàn)圖2)。此外，QFN還具備傳統(tǒng)的外引腳，可從較早的邏輯封裝(如TSSOP、SOIC及PDIP等)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫轉(zhuǎn)移。該封裝高度為1.00mm，能滿足一系列最嚴(yán)格的便攜式應(yīng)用高度要求。顯然，僅有尺寸上的優(yōu)勢(shì)還不足以成為轉(zhuǎn)而采用全新封裝的理由。

推出新型封裝時(shí)，還需將替換源、可靠性、制造方便性以及技術(shù)服務(wù)等其他因素納入考慮范圍。2001年，邏輯供應(yīng)商開(kāi)始推出采用QFN封裝的器件，當(dāng)時(shí)許多人都對(duì)替換源的共識(shí)與新發(fā)布 QFN 封裝的差異提出了顧慮。一些供應(yīng)商采用了較小型的 DQFN 封裝，而其他供應(yīng)商則決定采用較大型的封裝形式，從而可在先進(jìn)的封裝中提供成熟的邏輯器件。例如，TI 為了在較小型封裝中支持成熟、先進(jìn)的邏輯技術(shù)就選擇了后者。