8-900-374-94-44
Разработчики электронных устройств все чаще применяют в своих изделиях микросхемы в корпусе QFN. Такой тип корпуса имеет выводы, расположенные по его периметру и выводы, заходящие под него, а также находящуюся в центре корпуса большую контактную площадку, которая отводит тепло от кристалла и снижает индуктивность и сопротивление паяного соединения.
Широкое распространение корпуса QFN получили из-за малых размеров (в том числе и толщины), веса, хороших тепловых и электрических характеристик, высокой эффективности и выгодной цены. Однако все эти преимущества может свести на нет одна важная проблема – образование пустот в паяном соединении под микросхемой.
Эти пустоты возникают из-за того, что во время пайки оплавлением пары флюса остаются под контактной площадкой, не имея выхода, поскольку для таких типов корпусов не предусмотрено конструктивных зазоров, позволяющих летучим фракциям испаряться.
Большее количество пустот снижает площадь контактной области, увеличивая внутреннее сопротивление и ухудшая тепловые характеристики микросхемы. Как следствие, из-за постоянного перегрева компонента падает производительность и уменьшается срок его жизни, что в итоге приводит в преждевременному выходу изделия из строя.
Другая проблема QFN-корпуса, проявляющаяся при сборке, — большая центральная контактная площадка. При неправильном нанесении или слишком большом количестве паяльной пасты корпус буквально «плавает» поверх расплавленного припоя.
Самый очевидный и разумный способ «борьбы» с пустотами — уменьшение количества припоя под центральной контактной площадкой. Этого можно достичь, уменьшая размер апертуры трафарета. Общая идея — разделить большую апертуру на несколько маленьких, что позволит не только сократить количество припоя, но и поможет избежать возникновения пустот, разбрызгивания и выделения газа. Ниже на рисунках приведены результаты эксперимента по применения различных рисунков апертур для уменьшения количества пустот под центральной контактной площадкой QFN корпуса при монтаже:
Другие эксперименты также подтвердили, что уменьшение размера апертуры на 30–50 % за счет организации в виде ячеек (квадратиков) дают самые стабильные результаты.
И хотя флюс может по-прежнему удерживаться под центральной контактной площадкой, но в этом случае выделение газа проходит без образования пустот из-за возможности испарения летучих фракций. Также в большинстве случаев уменьшение толщины трафарета со 130 до 100 мкр давало положительный эффект. Отмечалось, что при значительном уменьшении толщины может пострадать качество паяных соединений контактных площадок и выводов.
Как показали исследования, прямой зависимости между процентным сокращением количества пасты и образованием полостей не существует, в то же время уменьшение количества пасты, специальная геометрия апертуры, толщина трафарета, правильно подобранный температурный профиль пайки способны в значительной степени влиять на объем, количество и форму полостей.
В современной практике применяются несколько способов разрешения проблемы образования пустот при сборке QFN-корпусов:
Значительное уменьшение количества пустот достигается при разрежении 300 Мбар;Еще статьи о монтаже печатных плат:
Введение
Корпуса QFN (Quad Flat No Leads) находят все большее применение в современной электронной отрасли. Эти корпуса обладают рядом таких преимуществ как малый размер, тонкий профиль и легкий вес. Они упрощают трассировку печатных плат за счет контактных площадок ввода-вывода, расположенных по периметру корпуса. Контакты корпусов обладают меньшей индуктивностью. Кроме того, QFN обеспечивают хорошие тепловые и электрические характеристики благодаря открытым медным площадкам.
Эксперимент
В рамках этого исследования использовался 68-выводной корпус QFN A-MLF68 с длиной сторон 10 мм и шагом между выводами 0,5 мм.
Поверхность корпуса была покрыта оловом (см. рис. 1). При контроле пористости основное внимание уделяется конструкции тепловой площадки на тестовой плате FR-4, включая следующие вопросы: 1) вентиляционный канал в трафарете напротив периферийных участков тепловой площадки; 2) число микроотверстий на тепловой площадке; 3) расположение трафарета напротив вентиляционного канала на секционированной тепловой площадке; 4) количество и форма секций тепловой площадки.
Рис. 1. Исследовавшийся компонент |
Влияние объема паяльной пасты на формирование пор контролировалось путем регулирования размера апертуры на трафарете. Кроме того, исследовалось влияние профиля пайки и предварительной термообработки платы. Все рассматриваемые параметры представлены в таблице 1. В таблице 2 представлены варианты компоновки тестовой платы. Размер цельной тепловой площадки совпадает с размером корпуса QFN.
Таблица 1. Параметры для исследования пустот
Параметр | Подпараметр | Слои |
Тепловая площадка на печатной плате | 0, 16, 32, 36 | |
Периферийная вентиляция для цельной тепловой площадки | С вентиляцией и без нее | |
Метод разделения | Трафарет для нанесения припоя, вентиляционный канал | |
Форма секции тепловой площадки | Квадратная, треугольная | |
Количество секций тепловой площадки | 1, 4, 8, 9 | |
Трафарет | Апертура | 85, 100% |
Предварительный нагрев | Профиль оплавления | Короткий, прохладный длинный, длинный, длинный горячий |
Другая термообработка | Предварительный нагрев, оплавление 1, оплавление 2 |
Рис. |
Таблица 2. Конструкция тепловых площадок на тестовой плате
Цельная, без вентиляции, | Цельная, с вентиляцией, | Цельная, без вентиляции, |
Цельная, с вентиляцией, 16 отверстий | 4 квадрата, 16 отверстий | 4 треугольника, 16 отверстий |
9 квадратов, 36 отверстий, NSMD | 9 квадратов, 36 отверстий, SMD | 8 треугольников, 32 отверстия |
Последовательность операций
Для пайки корпуса QFN применялась безотмывная паста с припоем SAC387.
В процессе эксперимента паяльная паста наносилась на плату с помощью трафарета толщиной 125 мкм. Соотношения размеров апертуры с размером контактной площадки составило 1:1. Затем компоненты QFN помещались в печь BTU в воздушную среду. При тестировании использовались четыре профиля оплавления: короткий, длинный прохладный, длинный и длинный горячий (см. рис. 3). Для имитации условий пайки двухсторонней печатной платы были исследованы два случая. В первом из них плата предварительно нагревалась в печи до нанесения паяльной пасты. Во втором печатная плата дважды подвергалась оплавлению.
Рис. 3. Профили процесса оплавления при изучении процесса образования пустот |
Оценка пустотности
Пустоты в пайке определялись с помощью рентгеновского контроля (см. рис. 4). Анализировались результаты пайки плат с каналами шириной 0,22 мм, которые подверглись оплавлению на длинном горячем профиле.
На рисунке 5 представлены рентгеновские снимки корпусов с каналами шириной 0,33 мм, прошедших процедуру пайки оплавлением в соответствии с профилем «длинный прохладный». Существенная разница при сравнении двух серий этих снимков позволяет сделать вывод о том большом влиянии, которое оказывает конструкция плат и условия процесса на образование пустот. В таблице 3 определяются три свойства пор.
Рис. 4. Рентгеновские снимки паяных соединений корпуса QFN с каналом шириной 0,22 мм. Профиль оплавления — длинный горячий |
Рис. 5. Рентгеновские снимки паяных соединений корпуса QFN с каналом шириной 0,22 мм. Профиль оплавления — длинный прохладный |
Результаты
На рисунке 6 представлены отдельные наборы экспериментальных данных. Сразу можно заметить две очевидные тенденции. Разделение тепловых площадок на отдельные части приводит к резкому сокращению количества самых крупных пор.
В то же время каналы нарушают однородность пайки, повышая средний процент пустот. Очевидно, что после разделения тепловой площадки сокращается количество случайно возникающих крупных пор. При этом они распределяются равномернее.
Отверстия являются одной из непосредственных причин образования пор, главным образом потому, что попавший в них флюс остается на этапе пайки [5–6]. Этот эффект демонстрируется на рисунках 4–5. На них видно, что предрасположенность к образованию пор у отверстий особенно высока в тех случаях, когда речь идет о паяных соединениях корпуса с цельной тепловой площадкой.
Количество пор растет с увеличением числа отверстий (см. рис. 7). При большом числе отверстий неоднородность пайки цельной площадки становится сравнимой с неоднородностью, наблюдаемой в секционированной площадке, и случайные большие поры становятся ощутимым недостатком конструкции с цельными площадками (см. рис. 6). Поскольку большое количество сквозных отверстий способствует эффективному рассеиванию тепла, наилучший способ избавиться от пустот состоит в затыкании отверстий веществом, которое смачивается припоем, например, медью.
Рис. 6. Отдельные группы данных по каждому эксперименту |
Рис. 7. Влияние количества отверстий на образование пустот |
Периферийный канал вентиляции на трафарете вокруг цельной площадки облегчает удаление летучих веществ благодаря тому, что нижняя часть корпуса QFN почти касается поверхности платы. На рисунке 8 показано, что за счет такой вентиляции действительно уменьшаются размеры самых крупных пор на контактах. Этот эффект практически не уменьшает средний процент пустот. Предположительно, дополнительная вентиляция с помощью периферийных каналов не дает выигрыша по сравнению с тем случаем, когда между корпусом QFN и поверхностью платы имеется зазор.
Рис. 8. Связь между периферийной вентиляцией и образованием больших пор |
На рисунке 4 видны перемычки припоя в вентиляционном канале шириной 0,22 мм. Неизвестно, влияют ли они существенно на процесс улетучивания газообразных веществ. На рисунке 9 сравнивается, как влияет ширина (0,22 и 0,33 мм) вентиляционного канала на средний процент пор для всех профилей. Увеличение ширины канала никак не сказывается на этом показателе, но увеличивает неоднородность пайки.
Рис. 9. Влияние ширины вентиляционного канала на средний процент пор для всех профилей |
Теоретически, чем ближе источник газовыделения к открытому пространству или вентиляционному каналу, тем меньше вероятность образования пор. Мера обеспечения (доступность) вентиляции определяется как отношение периметра металлической площадки к ее площади.
В таблице 4 представлены расчетные значения этого параметра для разных конструкций тепловых площадок. С увеличением степени вентиляции средний процент пор и размер самых крупных пустот быстро уменьшается, особенно в режиме «длинный прохладный» (см. рис. 10–11). Однако преимущества в снижении эффекта образования пор нивелируются увеличением неоднородности пайки, особенно на коротком профиле (см. рис. 12). В режиме «длинный прохладный» неоднородность растет умеренно с увеличением степени вентиляции. Другими словами, если процент пустот относительно велик, как это наблюдается в платах с большим количеством отверстий, а короткий профиль не дате желаемого эффекта, вентиляционные каналы становятся предпочтительным методом борьбы с образованием пор.
Рис. 10. Влияние вентиляции на средний процент пор |
Рис. 11. Влияние вентиляции на образование самых крупных пор |
Рис. |
6. Сравнение типов SMD и NSMD
Припой не смачивает трафарета или материала FR-4 между тепловыми площадками. В тех местах, где припой отсутствует, возникает возможность для вентиляции. Можно было бы предположить, что тепловая площадка, разделенная трафаретом или вентиляционным каналом на FR-4, обеспечивает схожее воздействие на процесс образования пор. Однако сравнение конструкции «9 квадратов, SMD» с «9 квадратов, NSMD» показывает, что средний процент пор во втором случае (конструкция с вентиляционным каналом) несколько выше, чем в методе SMD (Solder Mask Defined — ограничение контактных площадок паяльной маской) (см. рис. 6 и 13). Неожиданно высокий процент пустотности при пайке площадок по типу NSMD (Non Solder Mask Defined — без ограничения паяльной маской) отчасти объясняется более тонкими паяными соединениями (см. рис. 14).
Рис. |
Рис. 14. Сравнение толщины слоя припоя в методах NSMD (с вентиляционным каналом) и SMD |
Измеренная толщина паяных соединений в случае применения методов NSMD и SMD составила 63 и 79 мкм, соответственно. Более тонкое паяное соединение в большей мере препятствует удалению газов [1, 8]. Более толстый слой припоя в методе SMD образуется за счет трафарета, толщина которого составила около 21 мкм. Однако этот фактор, в лучшем случае, играет второстепенную роль. Другим основным фактором, способствующим увеличению процента пустот при пайке площадок по NSMD-типу, является выделение газов материалом FR-4 при оплавлении.
Поскольку вентиляционный канал часто блокируется перемычками припоя, летучие вещества, выделяемые материалом FR-4, не удаляются, вызывая образование пор под корпусом QFN. При пайке по типу SMD соединения полностью отделяются от материала FR-4, и потому в них не попадают летучие вещества.
Пайка SMD приводит к увеличению доли самых крупных пор, если сравнить вариант «9 квадратов, SMD» с вариантом «9 квадратов, NSMD» (см. рис. 6). Это происходит из-за того, что каналы вентиляции частично перекрываются трафаретом (см. рис. 5). В случае пайки NSMD вентиляционный канал открыт, даже если имеется перемычка. В целом предпочтительнее использовать систему SMD, если требуется уменьшить пустотность.
Объем паяльной пасты контролируется размером апертуры трафарета. На рисунке 16 наглядно сравниваются два размера апертуры — 1:1 и 85%. Эксперимент установил умеренно неблагоприятный эффект при уменьшении этого параметра. Предположительно, этот эффект объясняется образованием более тонких паяных соединений из-за уменьшения объема пасты.
Рис. 15. Поперечное сечение вентиляционного канала в методах SMD (слева) и NSMD (справа) |
Рис. |
Влияние профиля оплавления на образование пор демонстрируется на рисунках 17–19. Пустотность на коротком и длинном горячем профилях ниже, чем в промежуточных режимах. Для уменьшения среднего процента пустот предпочтителен короткий профиль, тогда как длинный горячий режим лучше позволяет снизить размеры самых крупных пор. Положительное влияние этих двух режимов объясняется диаграммой газовыделения на рисунке 20.
Рис. 17. Влияние профиля на неоднородность пайки |
Рис. 18. Влияние профиля на средний процент пустот |
Рис. 19. Влияние профиля на образование самых крупных пор |
Рис. 20. Связь между воздействием тепла и газовыделением |
Вообще говоря, все флюсы выделяют летучие вещества при нагревании.
Газовыделение растет с увеличением теплового воздействия по времени или по температуре и спустя некоторое время уменьшается. Содержащиеся во флюсе растворители, как правило, испаряются на ранних стадиях нагревания, после чего при более высоких температурах испаряются тяжелые составляющие.
Образование пустот в паяных соединениях происходит, когда летучие вещества покидают расплавленный припой. Для минимизации газовыделения при температурах пайки скорость этого процесса необходимо минимизировать при температурах выше ликвидуса, что реализуется с помощью двух методов.
В первом из них флюс быстро нагревается до температуры, которая немного превышает точку плавления, а затем быстро охлаждается, прежде чем летучие твердые вещества получат возможность испариться. Эта фаза соответствует области 1 на диаграмме (см. профиль на рис. 20 вверху справа).
Во втором методе флюс нагревается до температуры ниже точки плавления припоя, удерживается при ней, пока большая часть летучих веществ не испарится, после чего флюс нагревается немного выше температуры плавления и быстро охлаждается (см.
профиль на рис. 20 внизу справа). В этом исследовании короткий профиль соответствует области 1, а длинный горячий — области 2. Длинный прохладный и длинный профили соответствуют промежуточному участку кривой между зонами 1 и 2, где происходит интенсивное газовыделение, приводящее к образованию большего количества пустот, чем в этих зонах.
Несмонтированные тестовые платы подвергаются непродолжительной термообработке в печи для оплавления. Далее на них наносится паяльная паста и устанавливаются QFN-корпуса, после чего выполняется оплавление по короткому профилю. На рисунке 21 видно, что платы, прошедшие термообработку, содержат больший процент пор, чем необработанные платы. Это увеличение пустот, вызванное окислением площадок при термообработке, указывает на необходимость такой обработки поверхности, которая повышает устойчивость к окислению.
Повторное оплавление повышает средний процент пор, что видно из рисунка 22.
Этот эффект объясняется дополнительным газовыделением при вторичном оплавлении и наблюдается также в типовых процессах поверхностного монтажа.
Рис. 21. Влияние термообработки на средний процент пор |
Рис. 22. Влияние повторного оплавления на образование пор |
Выводы
При монтаже корпусов QFN необходимо обеспечить контроль над образованием пустот в паяных соединениях тепловых площадок. Это непростая задача, учитывая количество соединений, сквозных отверстий и малое расстояние между контактами. Чтобы свести к минимуму возможность образования пор и контролировать их образование, были рассмотрены разные конструкции плат и технологические процессы. Наиболее эффективным методом борьбы с пустотами является затыкание переходных отверстий. Небольшое количество отверстий закрывается цельной тепловой площадкой. Если их число велико, используется секционированная площадка, которая обеспечивает вентиляцию.
Размещение сквозных отверстий по периметру платы предотвращает образование пор, вызванное наличием этих отверстий.
Широкий вентиляционный канал увеличивает площадь пористой поверхности и ухудшает однородность паяных соединений. В случае секционированных тепловых площадок пайки по типу SMD предпочтительнее по сравнению с методом NSMD, применение которого увеличивает пустотность из-за более тонких паяных соединений. Эффективность секционированной тепловой площадки определяется ее возможностью обеспечить вентиляцию, а не формой.
Пор образуется меньше при лучшей вентиляции, хотя вентиляционные каналы ухудшают однородность паяных соединений. Уменьшение объема паяльной пасты приводит к большему проценту пустотности. Для борьбы с порами используются короткие и длинные профили пайки. Образование пор при пайке корпусов QFN аналогично процессу формирования пустот при поверхностном монтаже. Пористость увеличивается с окислением контактов и при повторном оплавлении.
Литература
1.
Ning-Cheng Lee, “Reflow soldering processes and troubleshooting: SMT, BGA, CSP, and flip chip technologies,” published by Newnes, an imprint of Butterworth-Heinemann, pp. 270, 2002.
2. D. T. Novick, “A Metallurgical Approach to Cracked Joints,” Welding J. Res. Suppl. 52, (4), 154S-158S (1973).
3. A. der Marderosian and V. Gionet, “The Effects of Entrapped Bubbles in Solder for The Attachment of Leadless Ceramic Chip Carriers” in Proc. 21st IEEE International Reliability Physics Symposium, Phoenix, Arizona, pp. 235- 241 (1983).
4. V. Tvergaard,”Material Failure by Void Growth to Coalescence,” in Advances in Applied Mechanics, Vol. 27 (1989), Pergamon Press,
pp. 83-149.
5. Hyoryoon Jo, Benjamin Nieman, and Ning-Cheng Lee, “Voiding of lead-free soldering at microvia,” IMAPS, Denver, CO, September, 2002.
6. Arnab Dasgupta, Benlih Huang and Ning-Cheng Lee, “Effect of Lead-Free Alloys on Voiding at Microvia,” Apex, Anaheim, CA, Feb. 23-27, 2004.
7. H. Ladhar and S.
Sethuraman, “Assembly Issues with Microvia Technologies,” SMTA International, Chicago, IL, Sept. 2003.
8. Wanda B. Hance and Ning-Cheng Lee, “Voiding Mechanisms in SMT,” China Lake’s 17th Annual Electronics Manufacturing Seminar, 1993.
перевернутая микросхема QFN с маркерами выравнивания на боку
введение: . В некоторых версиях есть небольшие расширения этих соединений, которые огибают нижний угол и немного поднимаются по краю. Соединения по периметру (не радиатор в середине) на них можно припаять обычным утюгом, нанеся много флюса и коснувшись каждой стороны и площадки луженым железом. Однако версия, показанная в этом руководстве, имеет только небольшие метки сбоку, поэтому для расплавления нижних соединений необходимо использовать горячий воздух. Обратите внимание, что лучший способ припаять этот чип — это использовать паяльную пасту, трафарет и горячий воздух (или тостер, или сковороду), но мы продемонстрируем метод, который не требует ни пасты, ни трафарета.
Новое: Видео, демонстрирующее пайку QFN горячим воздухом без паяльной пасты.
В видео также рассказывается о температуре и скорости воздуха, а также о типе потока. Припаиваемый чип представляет собой FM-радио из нашей бессвинцовой паяльной пасты Chipquik SAC.
Мы собираемся показать станцию горячего воздуха (от 250 до 1000 долларов США) и инструмент для тиснения (инструмент для декоративно-прикладного искусства стоимостью 25 долларов США для изготовления рельефных чернильных украшений), а также предварительный нагреватель горячего воздуха. Вы можете обойтись без предварительного нагревателя, но он делает работу быстрее и менее рискованной для компонентов и платы.
Если вы делаете маленькую одностороннюю доску, вы также можете использовать нагреватель для кофейных чашек или, в случае большего чипа, сковороду, нагретую примерно до 100 градусов по Цельсию.0003
24-контактный QFN из комплекта для разработки радиоустройств SI Laboratories будет удален, а затем заменен.
Оригинальный QFN Si4701 на SiLabs Radio Dev Kit
Сначала оригинальный чип удаляется путем предварительного нагрева платы и подачи горячего воздуха с использованием тех же методов, которые будут подробно описаны ниже. Затем контактные площадки на снятом чипе и плате очищают, добавляя флюс и используя фитиль припоя.
Использование фитиля для очистки контактных площадок
Печатная плата со снятым QFN
Очищенные контактные площадки QFN – обратите внимание на переходные отверстия в пластине радиатора
Радиатор имеет несколько переходных отверстий (небольших отверстий, предназначенных для соединения различных слоев на плате), которые используются здесь для отвода тепла от компонента к заземляющим слоям.
Хотя они помогают охлаждать микросхему во время использования, они затрудняют пайку, поскольку тепло от инструмента с горячим воздухом быстро рассеивается на плате. Предварительный нагреватель особенно полезен, если вы собираетесь припаивать средний радиатор. Однако во многих случаях нет необходимости паять этот средний радиатор, и это делает пайку этого чипа особенно сложной задачей. Поэтому, если он вам не нужен, не добавляйте в него припой. И, если вы впервые паяете QFN, вероятно, лучше не использовать средний радиатор.
Добавление флюса на нижнюю часть чистой микросхемы QFN
Перед нанесением припоя удалите все остатки старого флюса спиртом и щеткой, а затем нанесите свежий флюс.
Небольшая подушечка припоя на среднем радиаторе QFN
Нанесите припой на средний радиатор: Для этого постучите очень слегка луженым наконечником по покрытой флюсом площадке, пока небольшое количество припоя не вытечет наружу на подушку. Образующаяся подушка припоя должна быть очень маленькой, не более 10 тысячных дюйма (1/3 от 1/32″) в высоту.
Если у вас есть штангенциркуль, вы можете проверить высоту подушки, сначала измерив исходную толщину, а затем сравнив ее с толщиной припаянной. Если на этой площадке слишком много припоя, она замкнется на внешние соединения во время оплавления. Лучше иметь слишком мало. Удалите излишки, нанеся флюс и прикоснувшись к подушке припоя чистым наконечником.
Лужение внешних соединений QFN
теперь лужение внешних соединений. Снова очистите остатки старого флюса, добавьте свежий флюс и коснитесь слегка луженым железным наконечником соединений по периметру. Маленькие шарики припоя должны собираться на каждой контактной площадке. Можно использовать микроскоп или лупу, чтобы убедиться, что на каждую контактную площадку нанесен припой.
QFN с центральным радиатором и лужеными внешними соединениями.
Соединения по периметру на печатной плате залужены.
олово внешних соединений на печатной плате: Проделайте тот же процесс для внешних соединений на печатной плате.
Оставьте средний радиатор свободным от припоя.
Предварительный нагрев платы
Предварительный нагрев платы: Включите предварительный нагреватель и подождите несколько минут. Если у вас есть термопара или другой дисплей температуры, вы хотите, чтобы плата была около 212-250 градусов по Фаренгейту, прежде чем продолжить.
Использование горячего воздуха от инструмента для тиснения или станции горячего воздуха
подача горячего воздуха: Удерживая чип пинцетом, сначала подайте горячий воздух с расстояния в несколько дюймов, а затем двигайтесь на расстоянии примерно 3/4 дюйма от чипа. Перемещайте горячий воздух небольшими кругами. Когда припой расплавится, вы должны почувствовать, как чип встал на место. Отпустите пинцет. Для этого размера чипа поверхностное натяжение фактически идеально встанет на место, если только в припое нет коротких замыканий. Убедитесь, что он расположен, аккуратно подтолкнув чип пинцетом — он должен вернуться на место.
Убедитесь, что боковые маркеры совмещения находятся над контактными площадками
Убедитесь, что чип выровнен правильно: Можно использовать лупу или микроскоп, чтобы убедиться, что боковые маркеры находятся прямо над контактными площадками. соответствующие им подушечки. Вы также должны быть в состоянии едва видеть соединения под чипом.
Все еще работает!
проверьте свою схему: Вы не слышите, но наш комплект для разработки снова работает с перепаянным чипом QFN.
Четырехъярусный плоский корпус без выводов (QFN) – это очень маленький квадратный или прямоугольный пластиковый корпус для поверхностного монтажа без выводов.
Это в основном Quad Flat Package (QFP) , за исключением отсутствия выводов, выступающих с его сторон.
Quad Flat No Lead Package (QFN)
Металлические площадки или площадки по периферии нижней части корпуса QFN служат точками электрического соединения с внешним миром. Поскольку QFN не имеет выводов и имеет меньшую длину соединительного провода, он имеет меньшую индуктивность, чем корпуса с выводами, и, следовательно, обеспечивает более высокие электрические характеристики. Корпус QFN также включает открытую термопрокладку на дне корпуса для облегчения отвода тепла от кристалла.
| Свойства некоторых примеров | ||||
| Тип упаковки | Кол-во колодок | Размер корпуса | Толщина корпуса | Шаг площадки |
| QFN-16 | 16 | 3 х 3 мм | 0,9 мм | 0,5 мм |
| КФН-24 | 24 | 4 х 4 мм | 0,9 мм | 0,5 мм |
| QFN-32 | 32 | 5 х 5 мм | 0,9 мм | 0,5 мм |
| QFN-44 | 32 | 5 х 5 мм | 0,9 мм | 0,5 мм |
| QFN-50 | 50 | 5 х 10 мм | 1,0 мм | 0,5 мм |
| QFN-72 | 72 | 10 х 10 мм | 0,9 мм | 0,5 мм |
Различные типы QFN
Доступны различные типы корпусов интегральных схем для поверхностного монтажа, которые собираются на печатной плате.
Наиболее популярными среди них являются пакеты QFN. Эти миниатюрные корпуса подходят для потребительского, промышленного, автомобильного и энергетического применения. Когда дело доходит до этих пакетов, нам нужно многое узнать об их типах, функциях, дизайне и сборке.
В зависимости от метода формования упаковки QFN подразделяются на Упаковки типа с пуансоном и с пилением типа .
Ниже приведены основные шаги, связанные с поверхностной сборкой компонентов QFN:
Для того, чтобы собранные компоненты работали в соответствии с проектным замыслом, требуется надлежащий дизайн печатной платы и трафарет.
Как припаять QFN к печатной плате?
Пайка является частью процесса сборки QFN .
В процессе сборки компоненты монтируются после просеивания паяльной пасты. После того, как компоненты установлены с помощью инструмента для захвата и размещения, они припаиваются с помощью пайки оплавлением. Когда печатная плата помещается в печь оплавления, температура внутри заставит определенные области платы нагреваться быстрее, чем остальные. Более тяжелые компоненты и большие медные поверхности нагреваются дольше.
Температура верхней поверхности корпуса QFN контролируется с помощью термопар на протяжении всего процесса. Это необходимо для проверки того, что пиковая температура тела упаковки (TP) не превышает стандартных значений.
Как проверяются паяные соединения QFN?
Паяные соединения компонентов QFN формируются под корпусом. Следовательно, для их проверки используются оптический контроль и рентгеновский контроль.
Доработка собранных компонентов
Если дефект обнаружен после сборки какого-либо компонента QFN, этот конкретный компонент можно удалить и заменить.
2. Топологии протестированных печатных плат
12. Влияние вентиляции на неоднородность пайки
13. Влияние методов SMD и NSMD на средний процент пустот
16. Влияние объема паяльной пасты на средний процент пустот