便携式应用的高级逻辑封装技术
随着下一代便携式电子设备朝着更小尺寸的方向发展,许多制造商都针对其逻辑需求提出了高级封装解决方案。尽管一些人指出,由于支持功能已经包含在核心处理器中,可能不再需要了,但我们仍然需要逻辑功能来提供接口, 将数据传输到相应的设备上。由于大部分PCB板级空间都被核心处理器(DSP及ASIC)所占据,因此逻辑器件应当是透明的。例如, 新一代智能电话有时会既使用通信处理器又使用应用平台处理器,它们占据了板级空间的大部分。上述设计中的逻辑支持功能应当尽可能地节约空间,某些情况下最大只能占用板级空间的5%。目前,许多逻辑器件供应商正在推出新一代封装技术,可大大节约 PCB 的占用空间。
以目前的标准来看,许多制造商正在设计的逻辑产品已经做到了小尺寸封装。SC-70 是单门逻辑技术中广泛采用的一种封装,占用的面积仅为4.2mm2。由于其尺寸小、生产方便、可靠性高,因而对当前的许多设计而言都是非常理想的,但新一代设计要求以更小的尺寸实现相同的质量。业界通常认为,在将逻辑设备移植到更小尺寸的过程中,制造方便性、易测性、可靠性乃至价格都是彼此制约、权衡的关系。逻辑器件供应商应以较小的面积满足各种比特宽度产品的封装要求,其中涵盖了从单门到 32 位的器件。同时,他们还应该提供各方面性能都始终如一的新一代封装,并将其作为逻辑封装的业界标准。上述高级封装选项包括球栅阵列 (BGA)、无引线四方扁平封装 (QFN) 以及芯片级封装(WCSP)。
BGA(球栅阵列)
向低截面球栅阵列封装(LFBGA)以及超微细球栅阵列(VFBGA)封装技术的移植在一定程度上已经开始。一些制造商已经把这种封装作为业界标准。许多设计人员都认为芯片尺寸 BGA 封装在降低成本和缩小尺寸方面是理想的解决方案。与基于引线框架的封装相比,上述封装显著节约了板面积,同时又不会显著增加系统成本。
96与114球栅LFBGA封装是一种单芯片解决方案。设计人员不必在两个16位逻辑功能中进行设计,而可以充分利用LFBGA封装的单个32位逻辑功能(见图1)。该封装球栅距离仅为0.8mm,不仅便于路由,而且与TSSOP封装相比也改善了散热与电气性能。与TSSOP相比,LFBGA在散热方面的效率高出50%,在电感容量方面减少了48%。一些逻辑供应商在20世纪90年代推出该封装时就在替代供应方面达成了一致,从而进一步推动了LFBGA的普及。TI、Philips及IDT等公司均同意采用相同的逻辑功能与封装引脚技术。这就在LFBGA封装中真正实现了逻辑替代供应,并为客户提供了多种渠道以满足其生产需要。
2000年,超微细球栅阵列 (VFBGA) 封装也具备了逻辑功能,从而填补了小型封装在16位与18位逻辑功能上的空白。当时,采用大型SSOP与TSSOP封装的逻辑器件是针对便携式应用精心设计的,这就占据了核心处理器等更关键功能所需的板级空间。随着"智能"应用嵌入到设计中,要求相似空间、较小尺寸的大比特逻辑功能越来越难以实施。
VFBGA封装占用的面积仅为31.5mm2,与TSSOP(108mm2)相比,节省达 70% 至75%。与LFBGA类似,VFBGA封装较TSSOP封装也实现了更佳的电器和散热性能,成为当前业界标准封装的更好替代者。
