Un paquete plano cuádruple ( QFP ) es un paquete de circuito integrado montado en superficie con cables en forma de "ala de gaviota" que se extienden desde cada uno de los cuatro lados. [1] La conexión de estos paquetes es poco común y no es posible el montaje a través de orificios. Son comunes las versiones que van desde 32 a 304 pines con un paso de 0,4 a 1,0 mm. Otras variantes especiales incluyen QFP de bajo perfil (LQFP) y QFP delgado (TQFP). [2]
El tipo de paquete de componentes QFP se volvió común en Europa y Estados Unidos a principios de los años noventa, aunque se ha utilizado en la electrónica de consumo japonesa desde los años setenta. A menudo se mezcla con componentes montados en orificios y, a veces , enchufados en la misma placa de circuito impreso (PCB).
Un paquete relacionado con QFP es el portador de chip con terminales de plástico (PLCC), que es similar pero tiene pines con un paso más grande, 1,27 mm (o 1/20 de pulgada), curvados hacia arriba debajo de un cuerpo más grueso para simplificar el conector (también es posible soldar). Se utiliza comúnmente para memorias flash NOR y otros componentes programables.
El paquete plano cuádruple tiene conexiones sólo alrededor de la periferia del paquete. Para aumentar el número de pasadores, el espaciado se redujo de 50 mil (como se encuentra en los paquetes de contorno pequeño ) a 20 y luego a 12 (1,27 mm, 0,51 mm y 0,30 mm respectivamente). Sin embargo, esta estrecha separación de los cables hizo que los puentes de soldadura fueran más probables y exigiera mayores exigencias en el proceso de soldadura y la alineación de las piezas durante el ensamblaje. [1] Los paquetes posteriores de matriz de rejilla de pines (PGA) y matriz de rejilla de bolas (BGA), al permitir que se realicen conexiones sobre el área del paquete y no solo alrededor de los bordes, permitieron un mayor número de pines con tamaños de paquete similares, y redujo los problemas con el espaciamiento cercano de los cables.
La forma básica es un cuerpo plano rectangular (a menudo cuadrado) con terminales en los cuatro lados, pero con numerosas variaciones en el diseño. Por lo general, estos difieren sólo en el número de cables, el paso, las dimensiones y los materiales utilizados (generalmente para mejorar las características térmicas). Una variación clara es el paquete plano cuádruple con parachoques ( BQFP ) con extensiones en las cuatro esquinas para proteger los cables contra daños mecánicos antes de soldar la unidad.
El paquete plano cuádruple del disipador de calor, el paquete plano cuádruple muy delgado sin cables ( HVQFN ) es un paquete sin cables de componentes que se extienden desde el IC. Las almohadillas están espaciadas a lo largo de los lados del IC con un troquel expuesto que puede usarse como conexión a tierra. El espacio entre pines puede variar.
Un paquete plano cuádruple delgado ( TQFP ) proporciona los mismos beneficios que el QFP métrico, pero es más delgado. Los QFP normales tienen un grosor de 2,0 a 3,8 mm, según el tamaño. Los paquetes TQFP varían desde 32 pines con un paso de 0,8 mm, en un paquete de 5 mm por 5 mm por 1 mm de espesor, hasta 256 pines, cuadrados de 28 mm, 1,4 mm de espesor y un paso de 0,4 mm. [2]
Los TQFP ayudan a resolver problemas como el aumento de la densidad de los tableros, los programas de contracción de matrices, el perfil delgado del producto final y la portabilidad. Los recuentos de plomo oscilan entre 32 y 176. Los tamaños corporales varían entre 5 mm × 5 mm y 20 × 20 mm . Los marcos de plomo de cobre se utilizan en los TQFP. Los pasos de cable disponibles para TQFP son 0,4 mm, 0,5 mm, 0,65 mm, 0,8 mm y 1,0 mm. PQFP , o paquete plano cuádruple de plástico , es un tipo de QFP, al igual que el paquete TQFP más delgado. Los paquetes de PQFP pueden variar en espesor de 2,0 mm a 3,8 mm. Un paquete plano cuádruple de perfil bajo ( LQFP ) es un formato de paquete de circuito integrado de montaje en superficie con cables de componentes que se extienden desde cada uno de los cuatro lados. Los pines están numerados en sentido antihorario a partir del punto índice. El espacio entre pasadores puede variar; los espacios comunes son intervalos de 0,4, 0,5, 0,65 y 0,80 mm.
Algunos paquetes QFP tienen una plataforma expuesta. La almohadilla expuesta es una almohadilla adicional debajo o encima del QFP que puede actuar como conexión a tierra y/o como disipador de calor para el paquete. La almohadilla suele tener 10 o más mm 2 y, con la almohadilla soldada al plano de tierra, el calor pasa a la PCB. Esta plataforma expuesta también proporciona una conexión a tierra sólida. Este tipo de paquetes QFP a menudo tienen un sufijo -EP (por ejemplo, un LQFP-EP 64) o tienen un número impar de clientes potenciales (por ejemplo, un TQFP-101).
Los paquetes cerámicos QFP vienen en dos variantes, CERQUAD y CQFP:
De este modo, el marco principal se fija entre dos capas cerámicas del paquete. El marco principal se fija mediante vidrio. Este paquete es una variante del paquete CERDIP. Los paquetes CERQUAD son la alternativa de "bajo coste" a los paquetes CQFP y se utilizan principalmente para aplicaciones terrestres. Los principales fabricantes de envases cerámicos son Kyocera, NTK,... y ofrecen toda la gama de pines.
De este modo, los cables se sueldan encima del paquete. El paquete es multicapa y se ofrece como HTCC (cerámica cocida a alta temperatura). El número de plataformas de unión puede ser uno, dos o tres. El paquete tiene un acabado de níquel más una gruesa capa de oro, excepto cuando los cables están soldados y los condensadores de desacoplamiento están soldados en la parte superior del paquete. Estos paquetes son herméticos. Para realizar el sellado hermético se utilizan dos métodos: aleación eutéctica de oro y estaño (punto de fusión 280 °C) o soldadura por costura. La soldadura por costura da lugar a un aumento de temperatura significativamente menor en el interior del paquete (por ejemplo, en la unión del troquel). Este paquete es el paquete principal utilizado para proyectos espaciales.
Debido al gran tamaño del cuerpo de los paquetes CQFP, los parásitos son importantes para este paquete. El desacoplamiento de la fuente de alimentación se mejora al montar los condensadores de desacoplamiento en la parte superior de este paquete. Por ejemplo, TI ofrece paquetes CQFP de 256 pines donde los condensadores de desacoplamiento se pueden soldar encima del paquete [5] Por ejemplo, paquetes CQFP de 256 pines Test-expert donde los condensadores de desacoplamiento se pueden soldar encima del paquete. [6]
Los principales fabricantes de paquetes cerámicos son Kyocera (Japón), NTK (Japón), Test-Expert (Rusia), etc. y ofrecen toda la gama de pines. El número máximo de pines es 352 pines.
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