１ 引言

　　当正方扁平无引线包装（ＱＦＮ）的外形为长方形时称为ＤＦＮ，是无引线封装（ＬＬＰ）形式中的一种。ＱＦＮ／ＤＦＮ在表面安装封装技术中代表了最先进的封装形式［１］，它体积小，重量轻，封装体底部中央有一个大面积外露焊盘用来散热，围绕大焊盘的封装体外围有实现电连接的导电接点（焊盘），内部引线与接点之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很小，所以它具有卓越的电性能。此外，它还通过外露的引出焊盘提供了卓越的散热性能，利用该焊盘与电路板直接连接散热，用来释放封装体内的热量。由于其杰出的电性能和热性能，这种封装特别适合任何一个对尺寸、重量和性能都有要求的应用，而其应用正在快速增长［２］。尽管扁平凸式封装ＦＢＰ国内发展很快［３-４］，可使用温度较高的软焊料和共晶焊料和可靠性要求较高的场合，但与ＱＦＮ相比，由于增加了制板、光刻、贴膜、刻蚀和去膜工艺，加上自动化不够，使成本上升。而ＱＦＮ只要对设备相应更改，同样能满足温度较高焊料和共晶焊料的要求。可靠性和产品价格由于ＱＦＮ本身技术的不断改进及与工艺中的自动化不断发展，ＱＦＮ仍是发展的主流。

　　为了满足高密度组装的需求，８０年代中后期以来，ＩＣ封装就向着高集成化、高性能化、多引线和窄间距化方向发展，导致多引线窄间距ＱＦＰ的发展，０５ｍｍ的间距通常被认为是“引线式”ＩＣ的最高水平。ＱＦＰ外引线共面性差，加上温度下降到低于焊料凝固点时ＰＣＢ的翘曲，都会造成断连故障率的上升。封装尺寸越大，对贴片机的旋转精度的要求也越高。目前ＱＦＰ的引脚间距已发展到了０.３ｍｍ，由于引脚间距不断缩小，Ｉ／Ｏ数不断增加（ＱＦＰ的引线数适合在１００～２００），封装体积也不断加大，给电路组装生产带来了许多困难，导致成品率下降和组装成本的提高。另一方面，由于受器件引脚框架加工精度等制造技术的限制，０.３ｍｍ已是ＱＦＰ引脚间距的极限，这都限制了组装密度的提高。为了解决ＱＦＰ所面临的困难，各种新型封装纷纷出现。

　　随着ＬＳＩ和ＶＬＳＩ及其ＲＯＭ和ＲＡＭ （以及多种存储器）的发展，线栅阵列（ＰＧＡ）封装也紧接着发展。球栅阵列ＢＧＡ封装的研究始于６０年代，实用化是在１９８９年以后。自从Ｍｏｔｏｒｏｌａ和Ｃｉｔｉｚｅｎ Ｗａｔｃｈ公司开发了塑料封装后，才促进了ＢＧＡ的发展和应用，并于１９９１年开发了塑料ＢＧＡ （ＰＢＧＡ），用于无线电收发报机、微机、ＲＯＭ和ＳＲＡＭ中，１９９３年ＰＢＧＡ投放市场，开始进入实用阶段，１９９５年开始广泛采用。但ＢＧＡ的缺点也不容忽视：①要获得满意的内侧加热，需要延长再流焊时间或升高再流焊温度；②ＢＧＡ的最大难题之一是热循环的稳定性；③塑料ＢＧＡ （ＰＢＧＡ）较容易发生吸湿效应，有关在打开“干包装”之后的允许存放时间以及湿度和温度要求，必须遵守相关的制造商专用条款，ＰＢＧＡ在正常大气条件下存放太久后，最好要烘干（低温干燥处理）；④具有高球脚数的ＢＧＡ对ＰＣＢ有更高的要求，因而会增加ＰＣＢ的成本；⑤难于返工（修补），尤其在拆卸后再使用以热风清理ＢＧＡ比较困难。

　　ＱＦＮ封装沿用了类似ＱＦＰ和ＢＧＡ制造工艺相结合的工艺，制造方法也在不断革新。ＱＦＮ是一种无引线封装，呈方形或矩形，与芯片级封装（ＣＳＰ）相似，采用切割机进行加工，封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘，用来散热，围绕大焊盘的四周有实现电气连接的多个接点，用它与ＰＣＢ板上印刷的焊膏通过回流焊完成相连。ＱＦＮ封装具有良好的电性能和热性能，体积小，重量轻，其应用正在迅速发展。

２ ＱＦＮ的工艺进展

　　ＱＦＮ简要工艺流程如图１所示。用低温银胶可以满足大宗工业产品的要求，高精度、多功能的技术是ＱＦＮ的工艺核心，自动粘片机（有剪切力测试）、金丝自动球焊机（有拉力自动测试）、自动切割机（精度与切割硅片相同）把操作和检测结合在一起，这代表了半导体加工的发展方向。
随着半导体封装元件的小型化、多品种化进程的不断加快，ＱＦＮ的切割方法也发生了改变，从原来使用剪床和铣床改为使用切割机进行切割加工，有效地抑制铜材料特有毛刺的发生，并最大限度地提高生产率，原来在对ＱＦＮ等半导体封装元件进行切割加工时，通常使用的是电铸磨轮刀片，但是，由于该类型磨轮刀片在半径方向上的消耗量比侧面少，导致其侧面形状相对单薄，从而引起芯片形状变形以及使用寿命缩短等问题的发生。新型树脂结合剂磨轮刀片由于具有垂直消耗的特点，因此能有效地降低芯片变形现象的发生。

　　在封装工艺中，只要未先贴膜（ＬＬＰ），即可用于银胶或软焊料（含共晶焊料），只需设备做相应更改。ＱＦＮ目前使用较多的工艺方法有：①预贴膜。做芯片焊接之前在引线框上就已经贴好膜，这种方式目前已经被广泛认可，这也是一个柔韧性比较大的工艺；②贴膜。在成型设备上贴膜和揭膜，这种工艺更换产品时费用稍高；③成型后蚀刻。适用于超薄产品，为很好地实现０.４ｍｍ （或更低）的ＱＦＮ封装提供了很好的解决方案，但成本较高，目前也不够成熟。通过图２可了解ＱＦＮ工艺的优势（ＭＱＦＰ２.３３ｍｍ改成ＭＰＱＦＰ２.３３ｍｍ）。ＱＦＮ封装建立了该技术的最宽阵列行业标准，从而提供了解决问题设计方案的重要数据。目前的品种有２ｍｍ×２ｍｍ，３ｍｍ×３ｍｍ，４ｍｍ×４ｍｍ，５ｍｍ×４ｍｍ，７ｍｍ×７ｍｍ等，厚度有０.７５ｍｍ和图２ ＱＦＮ工艺的优势０.６ｍｍ两种。

３ ＱＦＮ的应用

　　在手提电脑、ＣＰＵ电路、微型移动通信电路（手机等）、数字音视频电路、通信整机、数码相机等消费类电子领域的大规模ＩＣ和ＶＬＳＩ应用电路中，作为接在输入端防静电和瞬时电流的二极管阵列芯片，就是一种无引线封装ＩＣ。例如，ＧＭＦ０５Ｃ和ＧＭＦ０５ＬＣ是１×５ＴＶＳ二极管阵列的两个ＬＬＰ品种，一般片式１×５ＴＶＳ二极管阵列其典型本体体积为２.９ｍｍ×２.８ｍｍ×１.１ｍｍ （５管），现减少为１.６ｍｍ×１.６ｍｍ×０.５ｍｍ（５管），是原体积的２１.５%，且无外引线，大大提高了安装精度，减小了体积，提高了可靠性。

　　通过德州仪器（ＴＩ）的一个分析资料可以看到ＱＦＮ很突出的特点，即ＱＦＮ封装与超薄小外形封装（ＴＳＳＯＰ）具有相同的外引线配置，而其尺寸却比ＴＳＳＯＰ的小６２％。根据ＱＦＮ建模数据，其热性能比ＴＳＳＯＰ封装提高了５５％，电性能（电感和电容）比ＴＳＳＯＰ封装分别提高了６０％和３０％。

　　安森美半导体进一步拓展时钟管理产品系列，宣布几款高精度时钟管理产品采用了新节约空间的无铅３２引脚ＱＦＮ封装。新封装的外形尺寸仅为５ｍｍ×５ｍｍ，器件所占面积仅为以前封装的３１％。这种改进可设计出明显较小的先进时钟管理器件，在空间受限的设计中享有更大的灵活性。与传统的２８引脚ＰＬＣＣ封装相比，３２引脚ＱＦＮ封装面积（５ｍｍ×５ｍｍ）缩小了８４％，厚度（０.９ｍｍ）降低了８０％，重量（０.０６ｇ）减轻了９５％，电子封装寄生效应也降低了５０％。ＱＦＮ封装的小外形特点，可用于笔记本电脑、数码相机、个人数字助理（ＰＤＡ）、移动电话和ＭＰ３等便携式消费电子产品。

　　封装业者指出，ＱＦＮ封装目前已经超越传统的引线封装，可用来取代成本较高的晶圆级芯片尺寸封装（ｗａｆｅｒｌｅｖｅｌＣＳＰ），而ＣＳＰ虽将封装外形缩减成芯片大小，却须使用间距很近的锡球阵列作为元件接脚，使得产品制造难度提高。ＱＦＮ封装体积小，成本低，合格率高，还能为高速和电源管理电路提供更佳的共面性以及散热性。此外，ＱＦＮ封装不必从两侧引出接脚，因此电气效能胜于引线封装必须从侧面引出多只接脚的ＳＯ等传统封装。

　　我国台湾省ＱＦＮ封装技术以应用于消费性ＩＣ为最大宗，包括如ＲＦ、通讯等，同时封装引出数在４８以下（国际水平可达１００［５］），自２３年前开始兴起，到２００６年技术才逐渐成熟。自２００６年以来，ＱＦＮ是典型且较为令人关注的题材，是便携式电子市场趋势。轻薄ＩＣ具有市场潜力，典型产品以０.６５和０.８５ｍｍ厚度为主，甚至可达０.４ｍｍ，其封装平均毛利率为３０％以上，高于平均毛利率，并将持续提高ＱＦＮ超薄ＩＣ封装产能，预计２００６年底前产能将较上半年增加１倍，可作为２００６—２００７年度业绩增长的标志和预示［６］。

４ 结论

　　从市场的角度而言，ＱＦＮ封装越来越多地受到用户的关注，考虑到成本、体积各方面的因素，ＱＦＮ封装将会是未来几年的一个增长点，发展前景极为乐观。扁平凸式封装（ＦＢＰ）已在我国内陆开始发展，但认为其能代替所有ＱＦＮ的观点，还值得商榷。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　本文摘自《半导体技术》

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