建議使用NSMD阻焊層,阻焊層開口應(yīng)比焊盤開口大120μm~150μm,即焊盤銅箔到阻焊層的間隙有60μm~75μm,這樣允許阻焊層有一個(gè)制造公差,通常這個(gè)公差在50μm~65μm之間,當(dāng)引腳間距小于0.5mm時(shí),引腳之間的阻焊可以省略。
網(wǎng)板設(shè)計(jì)
QFN封裝要考慮能否得到完美、可靠的焊點(diǎn),印刷網(wǎng)板設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的第一步。四周焊盤網(wǎng)板開口尺寸和網(wǎng)板厚度的選取有直接的關(guān)系,一般較厚的網(wǎng)板可以采用開口尺寸略小于焊盤尺寸的設(shè)計(jì),而較薄的網(wǎng)板開口尺寸可設(shè)計(jì)到1:1。推薦使用激光制作開口并經(jīng)過電拋光處理的網(wǎng)板。
(1)周邊焊盤的網(wǎng)板設(shè)計(jì)
網(wǎng)板的厚度決定了印刷在PCB上的焊膏量,太多的焊膏將會(huì)導(dǎo)致回流焊接時(shí)橋連。所以建議0.5mm間距的QFN封裝使用0.12mm厚度的網(wǎng)板,0.65mm間距的QFN封裝使用0.15mm厚度的網(wǎng)板,建議網(wǎng)板開口尺寸可適當(dāng)比焊盤小一些,以減少焊接橋連的發(fā)生。
(2)散熱焊盤的網(wǎng)板設(shè)計(jì)
QFN封裝要考慮當(dāng)芯片底部的暴露焊盤和PCB上的熱焊盤進(jìn)行焊接時(shí),由于熱過孔和大尺寸焊盤中的氣體將會(huì)向外溢出,產(chǎn)生一定的氣體孔,如果焊膏面積太大,會(huì)產(chǎn)生各種缺陷(如濺射、焊球等),但是,消除這些氣孔幾乎是不可能的,只有將氣孔減小到最低量。因此,在熱焊盤區(qū)域網(wǎng)板設(shè)計(jì)時(shí),要經(jīng)過仔細(xì)考慮,建議在該區(qū)域開多個(gè)小的開口,而不是一個(gè)大開口,典型值為50%~80%的焊膏覆蓋量,如圖5所示。實(shí)踐證明,50μm的焊點(diǎn)厚度對改善板級可靠性很有幫助,為了達(dá)到這一厚度,建議對于底部填充熱過孔設(shè)計(jì)焊膏厚度至少應(yīng)在50%以上;對于貫通孔,覆蓋率至少應(yīng)在75%以上。
QFN焊點(diǎn)的檢測與返修
(1)焊點(diǎn)的檢測
由于QFN的焊點(diǎn)是在封裝體的下方,并且厚度較薄,X-ray對QFN焊點(diǎn)少錫和開路無法檢測,只能依靠外部的焊點(diǎn)情況盡可能地加以判斷,但目前有關(guān)QFN焊點(diǎn)側(cè)面部分缺陷的斷定標(biāo)準(zhǔn)尚未在IPC標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)。在暫時(shí)沒有更多方法的情況下,將會(huì)更多倚賴生產(chǎn)后段的測試工位來判斷焊接的好壞。
從中的X-ray圖像可見,側(cè)面部分的差別是明顯的,但真正影響到焊點(diǎn)性能的底面部分的圖像則是相同的,所以這就給X-ray檢測判斷帶來了問題。用電烙鐵加錫,增加的只是側(cè)面部分,對底面部分到底有多大影響,X-ray仍無法判斷。就焊點(diǎn)外觀局部放大的照片來看,側(cè)面部分仍有明顯的填充部分。
(2)返修
QFN封裝要考慮對QFN的返修,因焊接點(diǎn)完全處在元件封裝的底部,橋接、開路、錫球等任何的缺陷都需要將元件移開,因此與BGA的返修多少有些相似。QFN體積小、重量輕、且它們又是被使用在高密度的裝配板上,使得返修的難度又大于BGA。
當(dāng)前,QFN返修仍舊是整個(gè)表面貼裝工藝中急待發(fā)展和提高的一環(huán),尤其須使用焊膏在QFN和印制板間形成可靠的電氣和機(jī)械連接,確實(shí)有一些難度。目前比較可行的涂敷焊膏方法有三種:一是傳統(tǒng)的在PCB上用維修小絲網(wǎng)印刷焊膏,二是在高密度裝配板的焊盤上點(diǎn)焊膏(如圖8);三是將焊膏直接印刷在元件的焊盤上。上述方法都需要非常熟練的返修工人來完成這項(xiàng)任務(wù)。返修設(shè)備的選擇也是非常重要的,對QFN既要有非常好的焊接效果,又須防止因熱風(fēng)量太大將元件吹掉。
QFN的PCB焊盤設(shè)計(jì)應(yīng)遵循IPC的總原則,熱焊盤的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,它起著熱傳導(dǎo)的作用,不要用阻焊層覆蓋,但過孔的設(shè)計(jì)最好阻焊。對熱焊盤的網(wǎng)板設(shè)計(jì)時(shí),一定考慮焊膏的釋放量在50%~80%范圍內(nèi),究竟多少為宜,與過孔的阻焊層有關(guān),焊接時(shí)的過孔不可避免,調(diào)整好溫度曲線,使氣孔減至最小QFN封裝是一種新型封裝,無論是從PCB設(shè)計(jì)、工藝還是檢測返修等方面都需要我們做更深入的研究。
QFN封裝(方形扁平無引腳封裝)具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕、其應(yīng)用正在快速增長,采用微型引線框架的QFN封裝稱為MLF封裝(微引線框架)。QFN封裝和CSP(芯片尺寸封裝)有些相似,但元件底部沒有焊球,與PCB的電氣和機(jī)械連接是通過PCB焊盤上印刷焊膏、過回流焊形成的焊點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。
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