„QFN“ paketo funkcijų, dizaino ir programų tyrimas

Šiuolaikinėje elektronikoje pakuotės technologija vaidina svarbų vaidmenį nustatant įrenginių našumą, dydį ir patikimumą.Tarp įvairių ant paviršiaus montuojamų pakuočių, QFN (keturračių butų be laidų) paketas išsiskiria dėl išskirtinių elektrinių ir šiluminių savybių.Kompaktiškas ir lengvas, jis puikiai tinka didelio tankio reikmėms, reikalaujančioms geresnio našumo.Šis straipsnis gilinasi į QFN paketo svarbą, jo ypatybes ir kai kuriuos aspektus, susijusius su projektavimu, tikrinimu ir taisymu.

Katalogas

QFN paketų apžvalga

„QFN“ paketas yra paviršiaus montuojama technologija su kvadratine ar stačiakampiu kontūru.Skirtingai nuo LCC (biudžeto lustų nešiklio) paketo, kuriame naudojami sulenktų prailginimo kaiščiai, „QFN“ paketas neturi išorinių laidų, sumažinančių jo dydį ir aukštį.Sukurtas pagal Japonijos elektroninių mašinų pramonės asociacijos gaires, jis naudoja elektrodų kontaktus keturiose jos pusėse, kad būtų galima sujungti, todėl mažesnis montavimo plotas, palyginti su QFP („Quad Flat“ pakuotė).

Nors laidų nebuvimas padidina kompaktiškumą, jis kelia iššūkius streso mažinimo metu esant elektrodų kontaktams.Taigi kontaktų skaičius svyruoja nuo 14 iki 100, mažiau nei QFP kaiščiai.Keraminių QFNS (dažnai pažymėtų kaip LCC) kontaktinio centro atstumas yra 1,27 mm.Plastikiniai QFN, priešingai, suteikia daugiau lankstumo, kai centriniai atstumai yra 0,5 mm, 0,65 mm arba 1,27 mm.Plastikinis QFN variantas, žinomas kaip P-LCC arba PCLC, siūlo ekonomiškai efektyvų sprendimą, naudojant stiklo epoksidinius substratus.

QFN paketo charakteristikos

„QFN“ („Quad Flat“ be lyderio) paketas yra kompaktiškas, bederalinis dizainas, turintis kvadratinę ar stačiakampę formą.Jame yra eksponuojamas metalinis padas, esančio apatinės dalies centre, kad būtų efektyvus šiluminis valdymas.Laidžios trinkelės išilgai pakuotės periferijos suteikia elektrines jungtis.Skirtingai nuo tradicinių SOIC ir TSOP paketų su „Gull-Wing“ laidomis, „QFN“ dizainas sumažina atstumą tarp vidinių kaiščių ir išorinių trinkelių, sumažindamas atsparumą savarankiškumui ir atsparumo laidams.Tai lemia puikų elektrinį efektyvumą.

Be to, paveiktas šiluminis trinkelė padidina šilumos išsklaidymą, tarnaudamas kaip tiesioginis šiluminis kanalas.Paprastai šis PCB litamas tiesiai ant PCB, o šiluminė VIA PCB leidžia šilumą išsisklaidyti į vario žemės plokštumą, efektyviai valdyti šiluminės energijos perteklių.

„QFN“ paketo mažo dydžio, lengvos struktūros ir didelio našumo galimybių derinys daro jį idealiai pritaikant erdvę, svorį ir efektyvumą.Pavyzdžiui, lyginant 32 kontaktų QFN su tradiciniu 28 kontaktų PLCC, QFN sumažina plotą 84%, storio 80%ir svoris 95%.Dėl šios priežasties jis tinka didelio tankio PCB, naudojamoms mobiliuosiuose telefonuose, skaitmeniniame fotoaparatuose, PDA ir kituose nešiojamuose įrenginiuose.

Šilumos padas ir per dizainą

„QFN“ paketo šiluminis našumas daugiausia priskiriamas jo šilumos dissipaciniam padėkliukui.Norint pasiekti efektyvų šiluminį perkėlimą iš lusto į PCB, svarbu suderinti šilumos dissipacijos padėkliuką ir tinkamai suprojektuotą šiluminę viką.Pagalė turi būti patikimas litavimo paviršius, o VIA siūlo šilumos išsklaidymo būdus.

Kai kurie dizaino sumetimai apima šiuos dalykus:

• Šilumos pagalvėlės dydis: Šilumos trinkelės dydis turėtų atitikti komponento padėkliuką, išvengdamas trukdžių aplinkinėms trinkelėms.
• Per tarpus ir matmenis: Šilumos išsklaidymo VIA paprastai yra tarpusavio atstumas nuo 1,0 mm iki 1,2 mm atstumu, o skersmenys svyruoja nuo 0,3 mm iki 0,33 mm.
• Lydymo kaukės strategijos: Skirtingi metodai, tokie kaip litavimo kaukės viršuje ar apačioje, skystos fotostrumo dangos arba skylės gali būti naudojamos optimizuoti per našumą.Kiekvienas metodas turi privalumų ir kompromisų, tokių kaip oro burbuliukų susidarymas arba sumažintas litavimo juosta.

Reflovo temperatūros profilis daro įtaką litavimo kokybei.Padidinus smailės reflow temperatūrą, galite sumažinti tuštumą, išlaikant litavimo tūrį PCB apačioje.

PAD ir trafaretinės projektavimo gairės

Periferinio trinkelės dizainas

Periferinės QFN pakuočių trinkelės turėtų naudoti ne tvirtesnės kaukės apibrėžtą (NSMD) metodą.Lydymosi kaukės anga turėtų būti 120–150 μm didesnė už padėklą, užtikrinant 50–65 μm gamybos toleranciją.Šviniams, esantiems mažesnėje nei 0,5 mm, galima praleisti litavimo kaukę tarp laidų.

Šilumos trafaretinis dizainas

Norėdami sumažinti litavimo tuštumą, padalinkite šiluminės padėklo trafaretų angas į mažesnes dalis, o ne naudodami vieną didelę angą.Lydmetalio pastos aprėptis turėtų būti nuo 50% iki 80%, o 50 μm storio palengvina plokštės lygio patikimumą.

Trafaretinis storis ir angos

Aplinkinėms trinkelėms trafareto storis ir atidarymo dydis tiesiogiai veikia litavimo kokybę.

Pavyzdžiui:

• 0,5 mm žingsniui rekomenduojama 0,12 mm trafaretas.
• 0,15 mm trafaretas yra idealus 0,65 mm žingsniui.Atidara turėtų būti šiek tiek mažesnė už padėkliuką, kad būtų išvengta tilto per „Reflow“ litavimo metu.

QFN litavimo jungčių patikrinimas ir pertvarkymas

Lydymo jungties patikrinimas

Pertvarkymo metodai

„QFN“ pakuočių pertvarkymas yra panašus į BGA pertvarkymą, tačiau sudėtingesnis dėl mažesnio dydžio ir didesnio tankio.Trys įprasti litavimo pastos naudojimo būdai pertvarkant yra:

• Ekrano spausdinimo lydmetalio pastos ant PCB.

• Soldalingo pastos išpardavimas ant PCB trinkelių.

• Taikant litavimo pastą tiesiai ant komponentų trinkelių.

Kiekvienam metodui reikalingi tikslūs ir kvalifikuoti operatoriai.Įrangos pasirinkimas yra labai svarbus siekiant išvengti žalos komponentų pertvarkymo metu.„QFN“ paketas vis labiau populiarėja dėl puikių elektrinių ir šiluminių savybių, kompaktiško dydžio ir lengvo dizaino.Variantai, tokie kaip MLF („Micro Lead Frame“) paketas, dar labiau padidina jo programas.Skirtingai nuo CSP (lusto dydžio paketų), QFN priklauso nuo litavimo pastos ir reflovavimo litavimo, kad būtų sukurta elektrinės ir mechaninės jungtys su PCB, todėl tai yra neatsiejamas pasirinkimas šiuolaikiniams elektroniniams įrenginiams.

Išvada

QFN paketas yra pažangiausias kompaktiškų, aukštos kokybės elektroninių dizainų sprendimas.Dėl unikalių savybių, įskaitant puikias šilumines ir elektrines savybes, ji yra būtina nešiojamosiose ir didelio tankio programose.Tačiau norint įgyvendinti QFN paketus, reikia kruopštaus dėmesio projektavimo principams, proceso optimizavimui ir pertvarkymo metodikoms.Tobulėjant pramonės standartams, nuolatiniai tyrimai ir tobulinimas QFN projektavimo, tikrinimo ir remonto srityse dar labiau atrakins savo galimybes įvairiose programose.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kaip jūs galite patvirtinti QFN paketą?

Naudokite karšto oro pistoletą, nustatytą 230 ° C.Laikykite litavimo laiką mažiau nei 1 minutę.Galimi keli bandymai.Palaipsniui šildykite plotą, judėdami iš atstumo link lusto, laikydami oro pistoletą vertikaliai.Iš anksto tepkite litavimo pastą tarp lusto ir PCB.Eksperimentuojant, kad nustatytumėte reikiamą kiekį.

Kai litavimo pastas ištirpsta, švelniai suplakite drožlę pincetu, kad visi kaiščiai būtų tinkamai pritvirtinti prie savo trinkelių.Jei lustas negrįžta į pradinę padėtį po nedidelio paspaudimo, sureguliuokite litavimo pastos kiekį.

2. Ką reiškia QFN?

„QFN“ reiškia „Quad Flat No-Lead“-tam tikros rūšies „Leadless“ pakuotę su keturkojo plokščiu dizainu.

3. Kuo DFN paketas skiriasi nuo QFN paketo?

Funkcijų skirtumai:

DFN paketas: žinomas dėl didelio dizaino lankstumo.

„QFN“ paketas: apima tokias funkcijas kaip periferinio kaiščio kėlinio dizainas, centrinės šiluminės trinkelės su VIA ir PCB litavimo kaukės aspektais.

Iš esmės skirtumai:

DFN paketas: naujesnė pakuotės technologija, naudojanti pažangias dvipusis arba keturratis plokščias bedabilo dizainas.

QFN paketas: sutelktas į elektros veikimo ir šiluminio valdymo optimizavimą naudojant unikalius dizaino elementus.