Упаковка QFN:типы, сборка и преимущества

Вы имеете дело с микрокомпьютерами, печатными платами или программируемыми модулями? Затем вам нужен компонент IC, который работает. Следует рассмотреть комплект QFN или четырехъядерной микровыводной рамы. Что такое КФН? Это означает quad flat без свинца. Мы рассмотрим подробности позже в этой статье. Итак, почему стоит выбрать упаковку QFN? Помимо того, что это один из самых популярных пакетов, QFN универсален. Кроме того, он отличается доступностью и замечательной производительностью.

В этой статье подробнее рассказывается об упаковке, типах, методах сборки и многом другом.

Начнем.

Что такое пакеты QFN?

Пакет QFN

Источник:Викисклад

QFN — это полупроводниковый пакет, соединяющий ASCIC с печатной платой. Для этого используется технология поверхностного монтажа.

Кроме того, QFN представляет собой пакет на основе выводного каркаса, называемый пакетом масштабирования микросхемы (CSP). И это потому, что это позволяет вам видеть потенциальных клиентов и связываться с ними после сборки.

Как правило, медная выводная рамка представляет собой соединение печатной платы и сборку кристалла в корпусах QFN. Кроме того, этот пакет может иметь один или несколько рядов контактов.

Тем не менее, однорядная структура пакетов формируется в процессе разделения пилой или перфоратором. И обе процедуры разбивают обширную коллекцию пакетов на отдельные пакеты.

Кроме того, многорядный QFN подвергается процессу травления меди, чтобы получить предпочтительное количество контактов и рядов. Затем пила прорежет ряды и штифты.

Кроме того, QFN обычно имеют открытую термопрокладку под упаковкой. Следовательно, вы можете припаять пакет непосредственно к печатной плате, если вам нужна оптимальная передача тепла от кристалла.

Типы пакетов QFN

Существуют различные типы пакетов QFN. Вот некоторые из них:

Формованные пластиковые QFN

Формованные пластиковые QFN

Источник:Викисклад

Интересно, что этот пакет довольно дешев. Литой пластиковый QFN не имеет крышки и состоит из двух частей:медного выводного каркаса и пластикового компаунда. Но он ограничен приложениями с частотой 2–3 ГГц.

QFN с воздушной полостью

QFN с воздушной полостью

Источник:Pixabay

Этот QFN имеет воздушную полость в упаковке. И состоит он из трех частей:пластиковой или керамической крышки, медной свинцовой рамки и литого пластмассового корпуса (без пломбы и открытого). Кроме того, этот тип QFN дорогой из-за своей конструкции. Но вы можете использовать его для микроволновых приложений в диапазоне от 20 до 25 ГГц.

QFN со смачиваемыми флангами

QFN со смачиваемыми боковыми поверхностями

Источник:Pixabay

QFN со смачиваемыми боковыми поверхностями имеет возвышение, указывающее на смачивание припоем. Следовательно, разработчику легко визуально проверить и убедиться, что контактные площадки установлены на печатной плате.

QFN штампованного типа

QFN пуансонного типа

Источник:Pixlr

Этот тип QFN имеет упаковку, формованную в формате одной полости пресс-формы. А пуансон разделяет полость пресс-формы, отсюда и название. Кроме того, это означает, что вы можете получить только одну упаковку с помощью этого метода.

QFN распиленного типа

Структура модели распиленного QFN

Источник:Researchgate

Этот пакет включает в себя использование MAP (процесс массива пресс-форм) для формования. Процедура включает в себя разрезание массивного набора коробок на более мелкие части. Затем вы можете завершить процесс, отсортировав пакеты пиломатериалов по отдельности.

Flip Chip QFN

Перевернутый чип QFN

Источник:Pixabay

Флип-чип представляет собой дешевый литой корпус. А в коробке используются межсоединения флип-чип на подложке (медная выводная рамка).

Благодаря короткому электрическому пути это идеальное решение Quad Flat No-Lead для электрических характеристик.

Проволочная связь QFN

Проволочная облигация QFN

Источник:Researchgate

Этот пакет подключается к дорожкам печатной платы, полупроводникам или интегральным схемам напрямую проводами к клеммам микросхемы.

Сборка QFN

Упаковка QFN

Источник:Викисклад

Вот основные шаги, которые необходимо выполнить для поверхностного монтажа компонентов QFN:

Шаг 1. Напечатайте паяльную пасту

Прежде всего, вы должны начать сборку с нанесения паяльной пасты. Этот процесс включает в себя равномерное нанесение паяльной пасты на плату перед установкой компонентов.

Шаг 2. Размещение компонентов

Вы можете начать монтаж компонентов QFN IC на своей плате на основе компоновки вашей печатной платы. Кроме того, на этом этапе очень важно использовать точные и точные инструменты, поскольку компоненты имеют высокую плотность взаимосвязей.

Шаг 3. Выполните проверку перед перекомпоновкой

Этот шаг жизненно важен, потому что вы должны подтвердить, что плата подходит для входа в печь оплавления. При этом убедитесь, что на поверхности вашей платы нет загрязнений, которые могут повлиять на процесс пайки.

Шаг 4. Продолжайте пайку оплавлением

Пожалуйста, поместите ее в печь оплавления для пайки, как только убедитесь, что ваша плата в хорошем состоянии.

Шаг 5. Осмотрите плату после пайки оплавлением

Этот шаг необходим для подтверждения качества припоя.

Кроме того, важно отметить, что вам нужен трафарет и соответствующий размер печатной платы для собранных компонентов. Таким образом, вы будете работать в соответствии с замыслом проекта.

Как паять корпус QFN?

Как упоминалось ранее, пайка является важной частью процесса сборки QFN. Таким образом, когда печатная плата попадает в печь оплавления, некоторые части платы нагреваются быстрее, чем другие. И это происходит из-за температуры в печи оплавления.

Части, которые быстро нагреваются, являются более легкими частями доски. Но области с большими медными площадями нагреваются дольше. Тем не менее, вы можете использовать термопары для всего процесса.

И это устройство помогает вам контролировать температуру поверхности упаковки QFN. Кроме того, термопары помогают гарантировать, что пиковая температура тела упаковки (Tp) не превысит типичных значений.

Преимущества пакетов QFN

• В пакете нет проблем с копланарностью выводов.
• Он занимает мало места, что помогает экономить место на печатных платах.
• QFN использует обычное оборудование для поверхностного монтажа и потоки для сборки печатных плат.
• Упаковка относительно тонкая, т. е. QFN имеет высоту упаковки менее 1 мм.
• Он обладает замечательными тепловыми характеристиками (учитывая, что он обеспечивает отличный путь передачи тепла от кристалла к плате при пайке).
• Компоненты на плате могут быть близки к компонентам QFN из-за небольшого размера, расположения и форм-фактора контактных площадок.
• QFN имеет небольшую индуктивность выводов корпуса.
• Отличные электрические характеристики.
• Полупроводниковый пакет доступен по цене.

Проблемы с QFN

QFN — фантастический пакет, но он имеет такие недостатки, как:

Производственные проблемы

Как разработчик печатных плат, одной из серьезных проблем с QFN является технологичность. Сокращение количества дефектов при размещении и перекомпоновке QFN может оказаться сложной задачей.

Несомненно, QFN добились определенного успеха, когда они вошли в низкосортные и крупносерийные продукты. Но пакет, как правило, имеет потенциальные проблемы с большим количеством операций с малым объемом. И эта проблема касается двух важных областей:дизайна платы и трафарета.

Таким образом, для вашего процесса проектирования трафарета вы должны быть точны с дизайном апертуры и толщиной трафарета. Например, если у вас слишком много пустот или пасты, это повлияет на дизайн вашего трафарета. Следовательно, лучший подход — придерживаться рекомендаций производителя. И стремитесь к толщине припоя около 2–3 мил.

Кроме того, отношение апертуры к пэду должно быть примерно 0,8:1 — со многими меньшими апертурами. Что касается дизайна платы, убедитесь, что конструкция контактной площадки находится на расстоянии от 0,2 до 0,3 мм от основания корпуса.

Проблемы с пайкой

Из-за узкого шага контактных площадок в корпусе существует повышенный риск перемыкания припоя. И у QFN нет никакого лидерства. Таким образом, у вас могут возникнуть проблемы, если вам придется отпаивать корпус.

Совместимость с некоторыми OEM-процессами

Упаковка QFN может изменять размеры платы или детали. И это обычно происходит потому, что в пакете нет свинца. Следовательно, он менее надежен, когда вы подвергаете этот пакет ИС некоторым обширным диапазонам некоторых методов OEM или номинальных CM.

Кроме того, изгиб платы — это еще одно изменение размеров, с которым может столкнуться этот пакет. Другими словами, если вы подвергаете QFN (плоский корпус) таким действиям, как внутрисхемное тестирование, крепление платы и т. д., компоненты будут подвергаться высоким нагрузкам. И это происходит потому, что в комплекте нет длинных гибких медных проводов.

В чем разница между QFN и QFP?

QFP означает (квадратный плоский пакет). И разница между обоими массивами пакетов включает:

QFN	QFP
Выводы проходят по четырем сторонам упаковки.	Поводок имеет L-образную форму или форму крыла чайки.
Средняя опора корпуса в процессе сборки печатной платы.	Выводная форма является отличной основой для упаковки при сборке печатной платы.
Нет вариантов	Некоторые варианты включают очень тонкий QFP (VQFP), низкопрофильный QFP (LQFP), тонкий QFP (TQFP) и т. д.
В упаковке всего восемь контактов и термопрокладка.	Имеет разные контакты, от восьми до семидесяти контактов на каждой стороне.

Заключительные слова

Упаковка QFN — это то, что вам нужно, если вам нужен легкий вариант, с которым легко обращаться. Кроме того, этот безвыводной корпус ИС эффективен для соединения кремниевого кристалла ИС с печатной платой.

Кроме того, пакеты идеально подходят для приложений, требующих хорошего отвода тепла. А сборка - прогулка в парке. Все, что вам нужно сделать, это придерживаться шагов, которые мы выделили в этой статье.

Что вы думаете о пакете QFN? Вам нужно получить лучший для вашего следующего проекта? Пожалуйста, свяжитесь с нами.