Meneroka Ciri, Reka Bentuk, dan Aplikasi Pakej QFN

Dalam elektronik moden, teknologi pembungkusan memainkan peranan besar dalam menentukan prestasi, saiz, dan kebolehpercayaan peranti.Di antara pelbagai pakej permukaan permukaan, pakej QFN (Quad Flat No-Leads) menonjol untuk sifat-sifat elektrik dan haba yang luar biasa.Kompak dan ringan, ia sesuai untuk aplikasi berkepadatan tinggi yang memerlukan prestasi unggul.Artikel ini membincangkan kepentingan pakej QFN, ciri -cirinya, dan beberapa pertimbangan untuk reka bentuk, pemeriksaan, dan pembaikan.

Katalog

Gambaran keseluruhan pakej QFN

Pakej QFN adalah teknologi permukaan-mount dengan garis segi persegi atau segi empat tepat.Tidak seperti pakej LCC (Leadless Chip Carrier), yang menggunakan pin lanjutan bengkok, pakej QFN tidak mempunyai petunjuk luaran, mengurangkan saiz dan ketinggiannya.Dibangunkan di bawah garis panduan Persatuan Industri Jentera Elektronik Jepun, ia menggunakan kenalan elektrod pada empat sisi untuk sambungan, menghasilkan kawasan pelekap yang lebih kecil berbanding dengan QFP (pakej rata quad).

Walaupun ketiadaan petunjuk meningkatkan kompak, ia memberikan cabaran dalam pelepasan tekanan pada kenalan elektrod.Akibatnya, bilangan kenalan berkisar antara 14 hingga 100, kurang daripada pin QFP.Terdapat dalam varian seramik dan plastik, QFNs seramik (sering ditandakan sebagai LCC) mempunyai jarak pusat hubungan 1.27 mm.Sebaliknya, QFN plastik menawarkan lebih banyak fleksibiliti dengan jarak pusat 0.5 mm, 0.65 mm, atau 1.27 mm.Dikenali sebagai P-LCC atau PCLC, varian QFN plastik menawarkan penyelesaian kos efektif menggunakan substrat epoksi kaca.

Ciri -ciri pakej QFN

Pakej QFN (Quad Flat No-Lead) adalah reka bentuk yang padat, tanpa plumbum dengan bentuk persegi atau segi empat tepat.Ia mempunyai pad logam yang terdedah di pusat bahagian bawah untuk pengurusan terma yang cekap.Pad konduktif di sepanjang pinggir pakej menyediakan sambungan elektrik.Tidak seperti pakej SOIC dan TSOP tradisional dengan memimpin sayap gull, reka bentuk QFN meminimumkan jarak antara pin dalaman dan pad luaran, mengurangkan induktansi diri dan rintangan pendawaian.Ini menghasilkan prestasi elektrik yang unggul.

Di samping itu, pad haba yang terdedah meningkatkan pelesapan haba dengan berfungsi sebagai saluran haba langsung.Biasanya, pad ini disolder secara langsung ke PCB, dan vias haba dalam PCB membolehkan haba untuk menghilang ke dalam pesawat tanah tembaga, dengan berkesan menguruskan tenaga terma yang berlebihan.

Gabungan pakej QFN saiz kecil, struktur ringan, dan keupayaan berprestasi tinggi menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang mengutamakan ruang, berat, dan kecekapan.Sebagai contoh, apabila membandingkan QFN 32-pin ke PLCC 28-pin tradisional, QFN mengurangkan kawasan sebanyak 84%, ketebalan sebanyak 80%, dan berat sebanyak 95%.Ini menjadikannya sesuai untuk PCB berkepadatan tinggi yang digunakan dalam telefon bimbit, kamera digital, PDA, dan peranti mudah alih yang lain.

Pad termal dan melalui reka bentuk

Prestasi terma Pakej QFN sebahagian besarnya dikaitkan dengan pad penyebaran haba.Untuk mencapai pemindahan terma yang cekap dari cip ke PCB, pad pemisahan haba yang sepadan dan vias haba yang direka dengan tepat adalah penting.Pad mesti menyediakan permukaan pematerian yang boleh dipercayai, manakala VIA menawarkan laluan untuk pelesapan haba.

Beberapa pertimbangan reka bentuk termasuk yang berikut:

• Saiz pad haba: Saiz pad haba sepadan dengan pad yang terdedah komponen, mengelakkan gangguan dengan pad sekitar.
• Melalui jarak dan dimensi: Vias pelepasan haba biasanya jarak 1.0 mm -1.2 mm, dengan diameter melalui 0.3 mm hingga 0.33 mm.
• Strategi Masker Solder: Kaedah yang berbeza, seperti topeng solder di bahagian atas atau bawah, salutan fotografi cecair, atau lubang melalui, boleh digunakan untuk mengoptimumkan melalui prestasi.Setiap kaedah mempunyai kelebihan dan perdagangan, seperti pembentukan gelembung udara atau solder yang dikurangkan pada pad.

Profil suhu reflow mempengaruhi kualiti solder.Meningkatkan suhu reflow puncak dapat mengurangkan pembentukan kekosongan, sambil mengekalkan jumlah solder di bahagian bawah PCB.

Garis panduan reka bentuk pad dan stensil

Reka bentuk pad periferal

Pad periferal untuk pakej QFN harus menggunakan pendekatan topeng bukan solder yang ditakrifkan (NSMD).Pembukaan topeng solder hendaklah 120-150 μm lebih besar daripada pad, memastikan toleransi pembuatan 50-65 μm.Untuk padang utama di bawah 0.5 mm, topeng solder antara petunjuk boleh ditinggalkan.

Reka bentuk stensil pad termal

Untuk meminimumkan lompang solder, bahagikan bukaan stensil untuk pad termal ke bahagian yang lebih kecil daripada menggunakan pembukaan besar tunggal.Perlindungan tampal solder harus berkisar antara 50% hingga 80%, dengan ketebalan 50 μm membantu kebolehpercayaan peringkat papan.

Ketebalan dan bukaan stensil

Untuk pad sekitar, ketebalan stensil dan saiz pembukaan secara langsung mempengaruhi kualiti solder.

Contohnya:

• Stensil 0.12 mm disyorkan untuk padang 0.5 mm.
• Stensil 0.15 mm sangat sesuai untuk padang 0.65 mm.Pembukaan harus sedikit lebih kecil daripada pad untuk mengelakkan penyambungan semasa pematerian reflow.

Pemeriksaan dan kerja semula sendi solder qfn

Pemeriksaan Bersama Solder

Teknik kerja semula

Pakej -pakej QFN yang mengolah adalah serupa dengan kerja semula BGA tetapi lebih mencabar kerana saiz yang lebih kecil dan ketumpatan yang lebih tinggi.Tiga kaedah biasa untuk memohon pasta solder semasa kerja semula adalah:

• Tampal solder percetakan skrin ke PCB.

• Menyediakan tampal solder ke pad PCB.

• Memohon tampal solder terus ke pad komponen.

Setiap kaedah memerlukan pengendali ketepatan dan mahir.Pemilihan peralatan adalah penting untuk mengelakkan komponen merosakkan semasa kerja semula.Pakej QFN semakin popular kerana ciri -ciri elektrik dan terma yang sangat baik, saiz padat, dan reka bentuk ringan.Varian seperti pakej MLF (bingkai mikro) meningkatkan lagi aplikasinya.Tidak seperti CSPS (pakej saiz cip), QFN bergantung pada tampalan solder dan pematerian reflow untuk mewujudkan sambungan elektrik dan mekanikal dengan PCB, menjadikannya pilihan penting untuk peranti elektronik moden.

Kesimpulan

Pakej QFN mewakili penyelesaian canggih untuk reka bentuk elektronik yang padat, berprestasi tinggi.Ciri-ciri uniknya, termasuk sifat terma dan elektrik yang sangat baik, menjadikannya sangat diperlukan dalam aplikasi mudah alih dan berkepadatan tinggi.Walau bagaimanapun, pelaksanaan pakej QFN memerlukan perhatian yang teliti terhadap prinsip reka bentuk, pengoptimuman proses, dan metodologi kerja semula.Memandangkan piawaian industri berkembang, penyelidikan dan penghalusan yang berterusan dalam reka bentuk, pemeriksaan, dan pembaikan QFN akan terus membuka kunci potensinya di pelbagai aplikasi.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Bagaimana anda menyolder pakej QFN?

Gunakan pistol udara panas yang ditetapkan hingga 230 ° C.Pastikan masa pematerian di bawah 1 minit.Pelbagai percubaan adalah mungkin.Secara beransur -ansur memanaskan kawasan itu, bergerak dari jauh ke arah cip, memegang pistol udara secara menegak.Sapukan tampal solder antara cip dan PCB terlebih dahulu.Eksperimen untuk menentukan jumlah yang betul.

Sebaik sahaja tampalan pateri cair, perlahan -lahan goncang cip dengan pinset untuk memastikan semua pin dilampirkan dengan betul ke pad mereka.Jika cip tidak kembali ke kedudukan asalnya selepas sedikit nudge, laraskan jumlah tampal solder.

2. Apakah yang dimaksudkan oleh QFN?

QFN bermaksud Quad Flat No-Lead, sejenis pakej tanpa plumbum dengan reka bentuk rata quad.

3. Bagaimana pakej DFN berbeza dari pakej QFN?

Perbezaan ciri:

Pakej DFN: Dikenali untuk fleksibiliti yang tinggi dalam reka bentuk.

Pakej QFN: Termasuk ciri -ciri seperti reka bentuk pad pin periferal, pad haba pusat dengan vias, dan pertimbangan topeng solder PCB.

Perbezaan pada dasarnya:

Pakej DFN: Teknologi pembungkusan yang lebih baru menggunakan reka bentuk tanpa dwi atau quad flat yang maju.

Pakej QFN: memberi tumpuan kepada mengoptimumkan prestasi elektrik dan pengurusan terma melalui elemen reka bentuk yang unik.