
クワッドフラットパッケージ(QFP)は、4つの側面それぞれから「ガルウィング」リードが伸びている表面実装型集積回路パッケージです。 [ 1 ]このようなパッケージをソケットに取り付けることはまれで、スルーホール実装は不可能です。32ピンから304ピンまでのバージョンがあり、ピッチは0.4mmから1.0mmまで です。その他の特殊なバリエーションには、ロープロファイルQFP(LQFP)と薄型QFP(TQFP)があります。[ 2 ]
最初の QFP は、電子計算機の桁数を増やすために、小型パッケージに多くのピンを持たせる目的で 1977 年に日本で導入されました。すぐに日本国内の他の家電製品にも普及しました。 [ 3 ] QFP がヨーロッパや米国で一般的になったのは90 年代初頭になってからです。同じプリント基板(PCB) 上に、穴実装部品やソケット部品と混在することがよくあります。
QFPに関連する大型パッケージとして、プラスチックリード付きチップキャリア(PLCC)があります。これはQFPと似ていますが、ピンピッチが1.27mm (または1/20インチ)と大きく、厚みのある本体の下側が上向きに湾曲しているため、ソケットへの取り付けが容易です(はんだ付けも可能です)。NORフラッシュメモリやその他のプログラマブルコンポーネント によく使用されます。
クワッドフラットパックは、パッケージの外周にのみ接続部があります。ピン数を増やすために、間隔は50ミル(小型アウトラインパッケージに見られるもの)から20ミル、後に12ミル(それぞれ1.27 mm、0.51 mm、0.30 mm)に縮小されました。しかし、この狭いリード間隔により、はんだブリッジが発生しやすくなり、はんだ付けプロセスと組み立て時の部品の位置合わせに高い要求が課せられました。[ 1 ]後期のピングリッドアレイ(PGA)およびボールグリッドアレイ(BGA)パッケージでは、パッケージの端だけでなく領域全体に接続部を設けることができるため、同様のパッケージサイズでより多くのピン数を実現し、狭いリード間隔の問題を軽減しました。
基本的な形状は、四方にリード線が付いた平らな長方形(多くの場合正方形)の筐体ですが、デザインには数多くのバリエーションがあります。これらの違いは通常、リード線の数、ピッチ、寸法、および使用される材料(通常は熱特性を向上させるため)のみです。明確なバリエーションとしては、ユニットのはんだ付け前にリード線を機械的損傷から保護するために四隅に延長部を備えたバンパー付きクワッドフラットパッケージ(BQFP)があります。
ヒートシンク付きクワッドフラットパッケージ(HVQFN)は、ICから部品リードが伸びていないパッケージです。ICの側面にはパッドが間隔を置いて配置され、露出したダイをグランドとして使用できます。ピン間の間隔は様々です。
薄型クワッドフラットパック(TQFP)は、メートル規格のQFPと同じ利点を持ちながら、より薄型です。通常のQFPは、 サイズによって厚さが2.0~3.8mmです。TQFPパッケージは、 5mm×5mm ×1mmの厚さ で、リードピッチが0.8mmの32ピンのものから、28mm四方で厚さ1.4mm、リードピッチが0.4mmの256ピンのものまであります。[ 2 ]
TQFP は、基板密度の向上、ダイ シュリンク プログラム、薄型最終製品プロファイル、携帯性などの問題を解決するのに役立ちます。リード数は 32 ~ 176 です。本体サイズは5 mm × 5 mmから20 × 20 mmまでです。TQFP では銅リード フレームが使用されます。TQFP で使用可能なリード ピッチは、0.4 mm、0.5 mm、0.65 mm、0.8 mm、および 1.0 mm です。PQFP 、またはプラスチック クワッド フラット パックは、より薄い TQFP パッケージと同様に、QFP の一種です。PQFP パッケージの厚さは 2.0 mm から 3.8 mm まで変化します。ロー プロファイル クワッド フラット パッケージ( LQFP ) は、 4 面それぞれからコンポーネント リードが伸びている表面実装集積回路パッケージ フォーマットです。ピンはインデックス ドットから反時計回りに番号が付けられます。ピン間の間隔は変化します。一般的な間隔は、0.4mm、0.5mm、0.65mm、0.80mm 間隔です。
QFPパッケージの中には、露出パッドを持つものがあります。露出パッドとは、QFPの下または上に設けられた追加のパッドで、グランド接続やパッケージのヒートシンクとして機能します。パッドのサイズは通常10mm²以上で、グランドプレーンにはんだ付けされているため、熱がPCBに伝わります。この露出パッドは、確実なグランド接続も提供します。このようなQFPパッケージには、末尾に-EPが付くもの(例:LQFP-EP 64)や、リード数が奇数のもの(例:TQFP-101)などがあります。
セラミックQFPパッケージには、CERQUADとCQFPの2種類があります。
このパッケージでは、リードフレームは2つのセラミック層の間に取り付けられています。リードフレームはガラスを用いて取り付けられています。このパッケージはCERDIPパッケージの派生型です。CERQUADパッケージはCQFPパッケージの低コスト代替品であり、主に地上用途に使用されます。
主なセラミックパッケージメーカーは京セラ、NTKなどであり、全ピン数範囲の製品を提供しています。
リード線はパッケージ上部に半田付けされています。このパッケージは多層構造で、HTCC(高温同時焼成セラミック)として提供されます。ボンディングデッキの数は1層、2層、または3層です。リード線とデカップリングコンデンサがパッケージ上部に半田付けされている部分を除き、パッケージはニッケルと厚い金層で仕上げられています。これらのパッケージは気密構造です。気密シールを実現するために、共晶金-錫合金(融点280 ℃)またはシーム溶接の2つの方法が用いられます。シーム溶接では、パッケージ内部(例えば、ダイアタッチ部)の温度上昇が大幅に抑制されます。このパッケージは、宇宙プロジェクトで使用される主要なパッケージです。
CQFPパッケージは本体サイズが大きいため、寄生容量が重要になります。電源デカップリングは、デカップリングコンデンサをパッケージ上部に実装することで改善されます。例えば、TIはデカップリングコンデンサをパッケージ上部に半田付けできる256ピンCQFPパッケージを提供しています[ 6 ]。また、Test-expertもデカップリングコンデンサをパッケージ上部に半田付けできる256ピンCQFPパッケージを提供しています[ 7 ] 。
主要なセラミックパッケージメーカーは、京セラ(日本)、NTK(日本)、Test-Expert(ロシア)などであり、あらゆるピン数の製品を提供しています。最大ピン数は352ピンです。