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QFN封装要考虑什么?


  建议使用NSMD阻焊层,阻焊层开口应比焊盘开口大120μm~150μm,即焊盘铜箔到阻焊层的间隙有60μm~75μm,这样允许阻焊层有一个制造公差,通常这个公差在50μm~65μm之间,当引脚间距小于0.5mm时,引脚之间的阻焊可以省略。
  网板设计
  QFN封装要考虑能否得到完美、可靠的焊点,印刷网板设计是关键的第一步。四周焊盘网板开口尺寸和网板厚度的选取有直接的关系,一般较厚的网板可以采用开口尺寸略小于焊盘尺寸的设计,而较薄的网板开口尺寸可设计到1:1。推荐使用激光制作开口并经过电抛光处理的网板。
  (1)周边焊盘的网板设计
网板的厚度决定了印刷在PCB上的焊膏量,太多的焊膏将会导致回流焊接时桥连。所以建议0.5mm间距的QFN封装使用0.12mm厚度的网板,0.65mm间距的QFN封装使用0.15mm厚度的网板,建议网板开口尺寸可适当比焊盘小一些,以减少焊接桥连的发生,如图5所示。
  (2) 散热焊盘的网板设计
  QFN封装要考虑当芯片底部的暴露焊盘和PCB上的热焊盘进行焊接时,由于热过孔和大尺寸焊盘中的气体将会向外溢出,产生一定的气体孔,如果焊膏面积太大,会产生各种缺陷(如溅射、焊球等),但是,消除这些气孔几乎是不可能的,只有将气孔减小到最低量。因此,在热焊盘区域网板设计时,要经过仔细考虑,建议在该区域开多个小的开口,而不是一个大开口,典型值为50%~80%的焊膏覆盖量,如图5所示。实践证明,50μm的焊点厚度对改善板级可靠性很有帮助,为了达到这一厚度,建议对于底部填充热过孔设计焊膏厚度至少应在50%以上;对于贯通孔,覆盖率至少应在75%以上。
  QFN焊点的检测与返修
  (1)焊点的检测
  由于QFN的焊点是在封装体的下方,并且厚度较薄,X-ray对QFN焊点少锡和开路无法检测,只能依靠外部的焊点情况尽可能地加以判断,但目前有关QFN焊点侧面部分缺陷的断定标准尚未在IPC标准中出现。在暂时没有更多方法的情况下,将会更多倚赖生产后段的测试工位来判断焊接的好坏。
  从中的X-ray图像可见,侧面部分的差别是明显的,但真正影响到焊点性能的底面部分的图像则是相同的,所以这就给X-ray检测判断带来了问题。用电烙铁加锡,增加的只是侧面部分,对底面部分到底有多大影响,X-ray仍无法判断。就焊点外观局部放大的照片来看,侧面部分仍有明显的填充部分。
  (2)返修
  QFN封装要考虑对QFN的返修,因焊接点完全处在元件封装的底部,桥接、开路、锡球等任何的缺陷都需要将元件移开,因此与BGA的返修多少有些相似。QFN体积小、重量轻、且它们又是被使用在高密度的装配板上,使得返修的难度又大于BGA。
  当前,QFN返修仍旧是整个表面贴装工艺中急待发展和提高的一环,尤其须使用焊膏在QFN和印制板间形成可靠的电气和机械连接,确实有一些难度。目前比较可行的涂敷焊膏方法有三种:一是传统的在PCB上用维修小丝网印刷焊膏,二是在高密度装配板的焊盘上点焊膏(如图8);三是将焊膏直接印刷在元件的焊盘上。上述方法都需要非常熟练的返修工人来完成这项任务。返修设备的选择也是非常重要的,对QFN既要有非常好的焊接效果,又须防止因热风量太大将元件吹掉。
  QFN的PCB焊盘设计应遵循IPC的总原则,热焊盘的设计是关键,它起着热传导的作用,不要用阻焊层覆盖,但过孔的设计最好阻焊。对热焊盘的网板设计时,一定考虑焊膏的释放量在50%~80%范围内,究竟多少为宜,与过孔的阻焊层有关,焊接时的过孔不可避免,调整好温度曲线,使气孔减至最小。QFN封装是一种新型封装,无论是从PCB设计、工艺还是检测返修等方面都需要我们做更深入的研究。
  QFN封装(方形扁平无引脚封装)具有良好的电和热性能、体积小、重量轻、其应用正在快速增长,采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装(微引线框架)。QFN封装和CSP(芯片尺寸封装)有些相似,但元件底部没有焊球,与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊形成的焊点来实现的。
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