Оптимальная конструкция и печать паяльной пастой, совместимая с монтажом компонентов QFN

Постоянное улучшение плотности сборки электронных изделий приводит как электронные компоненты, так и устройства к миниатюризации, мелкому шагу и даже полному отсутствию выводов. В этой статье будут обсуждаться превосходные технологии печати паяльной пастой, совместимые с компонентами QFN (quad-flat без выводов), а также представлены компоненты QFN и компоненты LCCC (безвыводные керамические чипы), характеристики которых будут подробно рассмотрены. Структура QFN и дизайн площадки также будут представлены на основе внешнего вида упаковки QFN, конструкции площадки QFN и конструкции открытия трафарета QFN. Наконец, превосходные технологии печати паяльной пасты компонентов QFN будут проанализированы с точки зрения ингредиентов паяльной пасты, свойств и параметров трафарета из нержавеющей стали, среды печати, конструкции технологии печати паяльной пасты и печатного оборудования с основными дефектами печати паяльной пасты компонентов QFN, обсужденными и практическими. внедрен опыт превосходной реализации печати паяльной пасты, совместимой с компонентами QFN.

QFN и LCCC - два самых распространенных типа бессвинцовых компонентов, которые необычны. По сравнению с выводными компонентами контактные площадки для печатных плат и отверстия для металлических трафаретов отличаются от контактных площадок для тонких и длинных выводов, особенно с точки зрения технологии печати паяльной пасты.

Основные преимущества QFN

Ведущим материалом для корпусов LCCC является керамика, а для QFN - пластик с такими низкими ценами, которые более приемлемы для продуктов бытовой электроники. В результате QFN широко применяются в мелкой бытовой технике. Компоненты QFN работают как квадраты или прямоугольники, что похоже на CSP (размер чипа). Единственная разница между ними заключается в том, что компоненты QFN не содержат шариков припоя внизу, поэтому электрическое и механическое соединение между печатной платой и QFN полностью зависит от паяльной пасты, которая расплавляется во время пайки оплавлением и становится паяным соединением после охлаждения. Поскольку контактное расстояние между контактными площадками QFN и печатной платы является самым коротким, это приводит к лучшим электрическим и тепловым характеристикам, чем у большинства свинцовых компонентов, что особенно больше подходит для электронных продуктов, требующих более высоких требований к рассеиванию тепла и электрическим характеристикам. По сравнению с традиционными компонентами PLCC (пластмассовый выводной носитель микросхемы), компоненты QFN значительно уменьшают площадь корпуса, толщину и вес, а паразитная индуктивность уменьшается на 50 %, поэтому они лучше работают, особенно для мобильных телефонов и компьютеров.

Конструкция печатной платы для компонентов QFN

• Дизайн формы пакетов QFN

В качестве более новой формы корпуса ИС (интегральной схемы) компоненты QFN содержат конец для пайки, параллельный контактным площадкам на печатной плате. Обнаженная медь обычно размещается в середине компонентов, что обеспечивает лучшую теплопроводность и электрические характеристики. Соответственно, концы под пайку ввода-вывода для электрического соединения могут быть распределены вокруг центральных ребер охлаждения, что делает более гибким выполнение трассировки печатной платы. Пайка ввода-вывода бывает двух типов:в первом случае нижняя часть компонента открыта, а другие части упакованы в компонент, а в другом типе конец пайки частично открыт сбоку компонента.

Затем с применением перфорации или зигзагообразного типа медные выводы используются для изготовления внутренней пластины и центрального медного чипа на конце для пайки, а окружающие концы для пайки соединяются для создания каркасной структуры. Затем используется смола, чтобы зафиксировать его посредством фиксации формы и герметизации, выводя центральные концы пайки и периферийные концы пайки наружу.

• Дизайн пэда для QFN

Поскольку в нижней части компонентов QFN имеются большие медные листы для отвода тепла, для создания надежных паяных соединений на компонентах QFN необходимо использовать превосходную конструкцию контактных площадок печатной платы и дизайн металлического трафарета. Дизайн площадки для QFN содержит три аспекта:

а. Периферийный ввод-вывод с контактной площадкой

Площадка для ввода/вывода на печатной плате должна быть немного больше, чем паянные концы ввода/вывода QFN. Внутренняя сторона подушечки должна быть круглой, чтобы соответствовать форме подушечки. Если печатная плата имеет достаточно места для проектирования, периметральная длина контактной площадки ввода-вывода на печатной плате должна быть не менее 0,15 мм, а внутренняя остаточная длина должна быть не менее 0,05 мм, чтобы гарантировать достаточное пространство между контактными площадками вокруг QFN и контактными площадками в центральной части. запрет на создание моста.

б. Дизайн паяльной маски для печатных плат

Паяльная маска для печатных плат в основном делится на две категории:SMD (определяется паяльной маской) и NSMD (неопределяется паяльной маской). Первая категория масок для пайки имеет отверстия, которые меньше, чем металлические площадки, в то время как последняя категория масок для пайки имеет отверстия, которые больше, чем металлические площадки. Поскольку технологию NSMD легче контролировать в технологии коррозии меди, паяльную пасту можно наносить на металлическую площадку, что значительно повышает надежность паяных соединений. Технология SMD должна быть использована в конструкции паяльной маски с центральной теплорассеивающей площадкой с относительно большой площадью.

Отверстия паяльной маски должны быть на 120–150 мкм больше, чем контактные площадки, то есть расстояние между паяльной маской и металлической контактной площадкой должно составлять от 60 до 75 мкм. Конструкция контактной площадки с выпуклостью должна иметь соответствующее выпуклое отверстие паяльной маски, совместимое с ней. В углу следует поддерживать достаточное количество паяльной маски, чтобы предотвратить образование перемычек. Паяльная маска должна быть закрыта на каждой контактной площадке ввода/вывода.

Паяльная маска должна закрывать сквозные отверстия на площадке для отвода тепла, чтобы паяльная паста не вытекала из сквозных отверстий для отвода тепла, поскольку это может привести к пайке пустот между центральным открытым концом для пайки QFN и центральной теплоотводящей площадкой печатной платы. Паяльная маска для сквозных отверстий в основном бывает трех типов:верхняя паяльная маска, нижняя паяльная маска и сквозное отверстие. Диаметр паяльной маски для сквозного отверстия должен быть на 100 мкм больше диаметра сквозного отверстия. Предполагается, что паяльная маска покрывается маслом, чтобы блокировать сквозные отверстия на обратной стороне печатной платы, что может привести к образованию множества полостей на передней стороне теплорассеивающей площадки, что способствует выделению газа во время процесса пайки оплавлением.

в. Центральная термопрокладка и конструкция со сквозными отверстиями

Поскольку прокладка предназначена для отвода тепла в центре нижней части QFN, она обладает превосходными тепловыми характеристиками. Для эффективного отвода тепла от внутренней части микросхемы к плате печатной платы в нижней части печатной платы необходимо спроектировать соответствующую термопрокладку и сквозное отверстие для отвода тепла. Термопрокладка обеспечивает надежную зону пайки, а сквозное отверстие для рассеивания тепла обеспечивает функцию рассеивания тепла.

Отверстия для воздуха будут образовываться во время пайки большими контактными площадками в нижней части компонентов. Чтобы свести количество отверстий для воздуха к минимуму, тепловые сквозные отверстия должны быть открыты на термопрокладке, быстро проводящей тепло и способствующей рассеиванию тепла. Количество и размер сквозных тепловых отверстий зависит от области применения корпусов, степени мощности ИС и требований к электрическим характеристикам.

• Дизайн открытия трафарета QFN

а. Периферийная панель ввода/вывода с отверстием для утечки

Дизайн отверстия металлического трафарета обычно соответствует принципу отношения площади и отношения ширины к толщине, поскольку определенные типы компонентов могут использовать преимущества принципа локального утолщения или локального утончения.

б. Центральная теплорассеивающая конструкция с большим отверстием

Так как центральная теплорассеивающая прокладка имеет большой размер и газ имеет тенденцию выходить с образованием пузырьков. Если наносится большое количество паяльной пасты, образуется больше газовых отверстий с многочисленными дефектами, такими как брызги, шарики припоя и т. д. Чтобы уменьшить количество газовых отверстий до минимума и получить оптимальное количество паяльной пасты во время термо- Конструкция с большой рассеивающей площадкой, вместо большого отверстия утечки выбирается массив отверстий чистой утечки, а каждое маленькое отверстие утечки может быть выполнено в виде круга или квадрата, размер которого неограничен, если количество паяльной пасты находится в диапазоне от 50% до 80%.

в. Тип и толщина трафарета

Конструкция отверстия теплорассеивающей площадки металлического трафарета напрямую связана с толщиной покрытия паяльной пасты, определяющей высоту соединения собранных компонентов.

Отличная технология печати паяльной пастой

Элементы, определяющие качество печати паяльной пасты QFN, в основном включают паяльную пасту, печатную площадку, металлический трафарет, принтер паяльной пасты и ручные операции.

Паяльная паста содержит гораздо более сложный ингредиент, чем чистый оловянно-свинцовый сплав, содержащий частицы припоя, флюс, реологический регулятор, регулятор вязкости и растворитель. Поскольку компоненты QFN представляют собой безвыводные устройства, содержащие большую теплорассеивающую прокладку в центральной части, к вязкости и технологии контроля вязкости предъявляются относительно высокие требования. Вязкость паяльной пасты не должна быть слишком высокой, так как слишком высокая вязкость затруднит прохождение через отверстия на трафарете. Кроме того, следы печати неполные при низкой вязкости.

Чем мельче частицы паяльной пасты, тем более вязкой будет паяльная паста. Чем больше включенных частиц, тем более вязкой будет паяльная паста. Паяльная паста имеет наибольшую вязкость с круглыми частицами и наоборот. Когда дело доходит до печати со сверхмалым интервалом, необходимо использовать паяльную пасту с более тонкими частицами, чтобы добиться лучшего разрешения паяльной пасты.

Печать паяльной пасты — это такой сложный процесс, который содержит так много технических параметров, каждый из которых принесет много вреда, если они будут отрегулированы ненадлежащим образом. Все эти параметры в основном включают давление скребка, толщину печати, скорость печати, метод печати, параметр скребка, скорость извлечения из формы и частоту очистки трафарета. При низком давлении скребка паяльная паста не сможет эффективно попасть на дно отверстия трафарета и попасть на площадку. Когда скребок оказывает слишком большое давление, паяльная паста будет слишком жидкой или даже повредит трафарет. Приемлемое загущение паяльной пасты способствует повышению надежности сборки компонентов QFN.

Нужна высококачественная услуга по сборке печатных плат с использованием компонентов QFN? PCBCart здесь, чтобы помочь!

Компания PCBCart имеет богатый опыт сборки практически всех видов электронных компонентов на печатных платах, включая компоненты QFN. Если у вас есть требования к печатной плате, мы рекомендуем нажать кнопку ниже, чтобы запросить предложение по сборке печатной платы под ключ. Целесообразно выбрать самый экономичный дом для печатных плат, сравнив несколько предложений.

Вас также могут заинтересовать:
• Элементы, обеспечивающие превосходный дизайн контактных площадок для печатных плат для QFN
• Требования к трафарету для компонентов QFN для оптимальной производительности печатных плат
• Полнофункциональная услуга по изготовлению печатных плат от PCBCart
• Усовершенствованная услуга сборки печатных плат под ключ от PCBCart