عبوة رباعية مسطحة

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
معالج Zilog Z80 في غلاف QFP ذي 44 سنًا (حالة خاصة: LQFP )

تُعدّ حزمة QFP ( حزمة الدوائر المتكاملة المسطحة الرباعية ) حزمةً تُركّب على السطح، وتتميز بوصلاتٍ على شكل أجنحة النورس تمتد من كل جانب من جوانبها الأربعة. [ 1 ] نادرًا ما تُركّب هذه الحزم في مقابس، ولا يُمكن تركيبها عبر الثقوب. وتنتشر منها إصداراتٌ تتراوح بين 32 و304 طرفًا، بمسافةٍ بين الأطراف تتراوح بين 0.4 و1.0 مم. ومن بين الأنواع الخاصة الأخرى حزمة QFP منخفضة الارتفاع (LQFP) وحزمة QFP الرقيقة (TQFP). [ 2 ] 

طُرحت أولى رقائق QFP في اليابان عام 1977 بهدف توفير عدد أكبر من الأطراف في حزمة صغيرة، مما يسمح بعرض عدد أكبر من الأرقام في الآلات الحاسبة الإلكترونية . وسرعان ما انتشرت إلى الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأخرى في اليابان. [ 3 ] لم تصبح رقائق QFP شائعة في أوروبا والولايات المتحدة إلا في أوائل التسعينيات. وغالبًا ما تُستخدم مع مكونات مثبتة بثقوب ، وأحيانًا مع مكونات ذات مقابس ، على نفس لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

تُعدّ PLCC ( حامل الرقاقة ذو الأطراف البلاستيكية ) نوعًا مشابهًا لـ QFP، لكنها تتميز بأطراف ذات مسافة أكبر بين الأطراف (1.27  مم أو 1/20  بوصة)، منحنية للأعلى أسفل جسم أكثر سمكًا لتسهيل عملية التوصيل (مع إمكانية اللحام أيضًا). وهي شائعة الاستخدام في ذاكرة فلاش NOR وغيرها من المكونات القابلة للبرمجة.

القيود

تحتوي العبوة المسطحة الرباعية على توصيلات حول محيطها فقط. ولزيادة عدد الأطراف، تم تقليل المسافة بينها من 50 ميل (كما هو الحال في العبوات الصغيرة ) إلى 20 ثم إلى 12 (1.27  مم، 0.51  مم، و0.30  مم على التوالي). مع ذلك، فإن تقارب الأطراف هذا زاد من احتمالية حدوث جسور اللحام ، وفرض متطلبات أعلى على عملية اللحام ومحاذاة المكونات أثناء التجميع. [ 1 ] أما عبوات مصفوفة شبكة الأطراف (PGA) ومصفوفة شبكة الكرات (BGA) اللاحقة ، فقد سمحت بإجراء التوصيلات على كامل مساحة العبوة وليس فقط حول حوافها، مما أتاح عددًا أكبر من الأطراف مع أحجام عبوات مماثلة، وقلل من مشاكل تقارب الأطراف.

المتغيرات

الشكل الأساسي عبارة عن هيكل مستطيل مسطح (غالباً مربع) مزود بأطراف توصيل على جوانبه الأربعة، ولكن مع وجود العديد من الاختلافات في التصميم. عادةً ما تقتصر هذه الاختلافات على عدد الأطراف، والمسافة بينها، والأبعاد، والمواد المستخدمة (عادةً لتحسين الخصائص الحرارية). ومن أبرز هذه الاختلافات غلاف رباعي مسطح محمي ( BQFP ) مزود بامتدادات في الزوايا الأربع لحماية الأطراف من التلف الميكانيكي قبل لحام الوحدة.

تُعرف حزمة التبريد الرباعية المسطحة ( HVQFN ) بأنها حزمة لا تحتوي على أطراف توصيل للمكونات. تُوزع نقاط التوصيل على جانبي الدائرة المتكاملة، مع وجود شريحة مكشوفة يمكن استخدامها كأرضي. قد تختلف المسافة بين الأطراف.

توفر حزمة TQFP ( حزمة رباعية مسطحة رقيقة ) نفس مزايا حزمة QFP المترية، ولكنها أرق. يتراوح سمك حزمة QFP العادية بين 2.0 و 3.8 مم حسب الحجم. أما حزم TQFP فتتراوح من 32 طرفًا بمسافة 0.8 مم بين الأطراف، في حزمة أبعادها 5 مم × 5 مم × 1 مم، إلى 256 طرفًا، مربعة الشكل، أبعادها 28 مم، سمكها 1.4 مم، ومسافة 0.4 مم بين الأطراف. [ 2 ]        

تُساعد حزم TQFP في حلّ مشكلاتٍ مثل زيادة كثافة اللوحة، وبرامج تصغير حجم الرقاقات، وتصميم المنتج النهائي الرقيق، وسهولة الحمل. يتراوح عدد أطراف التوصيل من 32 إلى 176 طرفًا. وتتراوح أحجام الهيكل من 5 مم × 5 مم إلى 20 مم × 20 مم . تُستخدم إطارات توصيل نحاسية في حزم TQFP. تتوفر مسافات بين أطراف التوصيل في حزم TQFP وهي 0.4  مم، و0.5  مم، و0.65  مم، و0.8  مم، و1.0  مم. تُعدّ حزمة PQFP ، أو الحزمة الرباعية المسطحة البلاستيكية ، نوعًا من حزم QFP، وكذلك حزمة TQFP الرقيقة. يمكن أن تتراوح سماكة حزم PQFP من 2.0  مم إلى 3.8  مم. أما الحزمة الرباعية المسطحة منخفضة الارتفاع ( LQFP ) فهي عبارة عن تنسيق حزمة دوائر متكاملة للتثبيت السطحي ، حيث تمتد أطراف المكونات من كل جانب من الجوانب الأربعة. يتم ترقيم الأطراف عكس اتجاه عقارب الساعة بدءًا من نقطة الفهرسة. يمكن أن تختلف المسافة بين الأطراف. المسافات الشائعة هي 0.4 و 0.5 و 0.65 و 0.80 ملم. 

أنواع أخرى من العبوات المسطحة الرباعية
طَردوصف
BQFPعبوة مسطحة رباعية مزودة بمصد
BQFPHعبوة رباعية مسطحة مزودة بمصد وموزع حراري
CQFPعبوة مسطحة رباعية من السيراميك
EQFPعبوة بلاستيكية رباعية مسطحة معززة
برنامج FQFPعبوة مسطحة رباعية ذات درجة حرارة دقيقة
LQFPعبوة مسطحة رباعية منخفضة الارتفاع
MQFPحزمة مسطحة رباعية مترية
برنامج المؤهلات الوطنيةحزمة رباعية مسطحة قريبة من حجم الشريحة. [ 4 ]
SQFPعبوة مسطحة صغيرة رباعية
TQFPعبوة رباعية مسطحة رفيعة
VQFPعبوة رباعية مسطحة صغيرة جدًا
VTQFPعبوة رباعية مسطحة رقيقة جداً
تي دي إف إنعبوة مسطحة مزدوجة رقيقة خالية من الرصاص. [ 5 ]

تحتوي بعض حزم QFP على وسادة مكشوفة. هذه الوسادة عبارة عن وسادة إضافية أسفل أو أعلى حزمة QFP، وقد تعمل كوصلة أرضية و/أو كمشتت حراري للحزمة. تبلغ مساحة هذه الوسادة عادةً 10 مم² أو أكثر ، وعند لحامها على سطح التأريض، تنتقل الحرارة إلى لوحة الدوائر المطبوعة. كما توفر هذه الوسادة المكشوفة وصلة أرضية قوية. غالبًا ما تحمل هذه الأنواع من حزم QFP اللاحقة -EP (مثل LQFP-EP 64)، أو تحتوي على عدد فردي من الأطراف (مثل TQFP-101).

عبوة سيراميك QFP

تأتي عبوات السيراميك QFP بنوعين، CERQUAD و CQFP:

باقات سيركواد

يتم تثبيت الإطار الرصاصي بين طبقتين خزفيتين من العبوة باستخدام الزجاج. هذه العبوة هي نسخة معدلة من عبوة CERDIP. تُعد عبوات CERQUAD بديلاً منخفض التكلفة لعبوات CQFP، وتُستخدم بشكل أساسي في التطبيقات الأرضية.

تُعدّ شركات Kyocera وNTK وغيرها من الشركات المصنّعة الرئيسية لعبوات السيراميك، وهي تقدّم مجموعة كاملة من عدد الأطراف.

حزم CQFP

يتم لحام أطراف التوصيل أعلى الغلاف. هذا الغلاف متعدد الطبقات، ويُصنع من السيراميك عالي الحرارة المُشترك (HTCC). يمكن أن يكون عدد طبقات التوصيل طبقة واحدة أو اثنتين أو ثلاث. يُغطى الغلاف بطبقة سميكة من النيكل والذهب ، باستثناء مناطق لحام أطراف التوصيل ومكثفات الفصل التي تُلحم أعلى الغلاف. هذه الأغلفة محكمة الإغلاق. تُستخدم طريقتان لتحقيق هذا الإحكام: سبيكة الذهب والقصدير اليوتكتيكية (نقطة انصهارها 280  درجة مئوية) أو اللحام التماسي. يُقلل اللحام التماسي بشكل ملحوظ من ارتفاع درجة الحرارة داخل الغلاف (مثلًا، عند تثبيت الرقاقة). يُعد هذا الغلاف هو الغلاف الرئيسي المستخدم في مشاريع الفضاء.

نظراً لكبر حجم حزم CQFP، تُعدّ التأثيرات الطفيلية مهمةً لهذه الحزمة. ويتم تحسين فصل مصدر الطاقة عن طريق تركيب مكثفات الفصل في أعلى الحزمة. على سبيل المثال، تُقدّم شركة TI حزم CQFP ذات 256 طرفاً حيث يمكن لحام مكثفات الفصل في أعلى الحزمة [ 6 ]. كذلك، تُقدّم شركة Test-expert حزم CQFP ذات 256 طرفاً حيث يمكن لحام مكثفات الفصل في أعلى الحزمة [ 7 ] .

تُعدّ شركات كيوسيرا (اليابان)، وإن تي كي (اليابان)، وتست-إكسبيرت (روسيا)، وغيرها، من أبرز الشركات المصنّعة لعبوات السيراميك، وتُقدّم هذه الشركات نطاقًا كاملاً من عدد الأطراف. ويبلغ الحد الأقصى لعدد الأطراف 352 طرفًا.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 غريغ، ويليام ج. (2007). تغليف الدوائر المتكاملة وتجميعها وتوصيلاتها . سبرينغر. ص 35-26 . ISBN  978-0-387-28153-7.
  2. 1 2 كوهن، تشارلز؛ هاربر، تشارلز أ.، محرران. (2005). حزم الدوائر المتكاملة الخالية من الأعطال . ماكجرو هيل . ص 22-28 . ISBN  0-07-143484-4.
  3. ↑ "تكنولوجيا التغليف، السبعينيات" . متحف تاريخ أشباه الموصلات في اليابان .
  4. ↑ "AMIS-492x0 Fieldbus MAU Datasheet" (PDF) .
  5. ↑ "ورقة بيانات AAT3620" (PDF) .
  6. ↑ "Ceramic Quad Flatpack (CQFP)" (PDF) .
  7. ^ "الشركة الدقيقة MK 4244.256-3 (نوع CQFP)" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2021-07-23 . تم الاسترجاع 2017/11/07 .
  • وثائق HVQFN في شركة NXP لأشباه الموصلات
  • المزيد حول HQVFN مؤرشف بتاريخ 21 أكتوبر 2019 على موقع Wayback Machine
  • معلومات تغليف PQFP من شركة Integrated Silicon Solution, Inc. ( ملف PDF )