Корпус QFN: особенности конструкции и монтажа на печатные платы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое корпус QFN и каковы его преимущества. Как правильно проектировать посадочные места для QFN. Какие существуют методы монтажа и пайки QFN на печатные платы. Как проверить качество паяных соединений QFN.

Содержание

Что такое корпус QFN и его основные характеристики

QFN (Quad Flat No-Lead) — это тип корпуса интегральных микросхем для поверхностного монтажа, который отличается следующими особенностями:

Отсутствие выводов — контактные площадки расположены по периметру нижней поверхности корпуса
Квадратная или прямоугольная форма
Малые габариты и толщина корпуса
Наличие большой контактной площадки в центре для теплоотвода
Хорошие тепловые характеристики
Низкая паразитная индуктивность выводов

Благодаря компактным размерам и хорошим электрическим параметрам, корпуса QFN получили широкое распространение в современной электронике, особенно в мобильных устройствах.

Преимущества и недостатки корпусов QFN

К основным преимуществам корпусов QFN можно отнести:

Малые габариты и вес
Хороший теплоотвод через центральную площадку
Низкая паразитная индуктивность выводов
Удобство автоматизированного монтажа
Невысокая стоимость

Однако у QFN есть и некоторые недостатки:

Сложность визуального контроля паяных соединений
Риск образования пустот в паяном соединении под корпусом
Сложность ремонта и замены
Чувствительность к перегреву при пайке

Особенности проектирования посадочных мест для QFN

При разработке печатных плат с применением корпусов QFN важно правильно спроектировать посадочные места. Основные рекомендации:

Размеры контактных площадок должны соответствовать рекомендациям производителя микросхемы
Центральная теплоотводящая площадка должна иметь достаточную площадь
Рекомендуется использовать переходные отверстия в центральной площадке для улучшения теплоотвода

Необходимо предусмотреть зазоры в паяльной маске между контактными площадками
Следует учитывать усадку паяльной пасты при проектировании апертур в трафарете

Правильное проектирование посадочного места обеспечит надежный монтаж и функционирование микросхемы в корпусе QFN.

Методы монтажа QFN на печатные платы

Для монтажа корпусов QFN на печатные платы обычно применяется технология поверхностного монтажа с пайкой оплавлением. Типовой процесс включает следующие этапы:

Нанесение паяльной пасты через трафарет на контактные площадки платы
Установка компонента с помощью автомата установки
Оплавление паяльной пасты в печи по заданному температурному профилю
Отмывка платы (при необходимости)
Визуальный и рентгеновский контроль качества пайки

При монтаже важно контролировать количество паяльной пасты, точность установки и температурный профиль пайки для получения качественных паяных соединений.

Особенности пайки корпусов QFN

Пайка корпусов QFN имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать:

Риск образования пустот под центральной площадкой из-за выделения флюса
Возможность «всплытия» корпуса при избытке припоя
Сложность формирования галтелей припоя по краям корпуса
Чувствительность к перегреву из-за малой массы корпуса

Для получения качественных паяных соединений рекомендуется:

Оптимизировать дизайн апертур в трафарете
Использовать паяльные пасты с низким содержанием твердых веществ
Применять специальные температурные профили для QFN
Контролировать атмосферу в печи (например, использовать азот)

Методы контроля качества монтажа QFN

Из-за особенностей конструкции QFN визуальный контроль паяных соединений затруднен. Поэтому для проверки качества монтажа применяются следующие методы:

Визуальный осмотр периметра корпуса для оценки формирования галтелей припоя
Рентгеновский контроль для выявления пустот и дефектов под корпусом
Контроль методом пересечений для оценки качества паяных соединений
Электрический контроль функционирования микросхемы

Комплексное применение различных методов контроля позволяет обеспечить высокое качество и надежность монтажа корпусов QFN.

Ремонт и замена QFN на печатных платах

Демонтаж и замена корпусов QFN представляют определенные сложности из-за отсутствия выводов и наличия большой центральной площадки. Для ремонта рекомендуется использовать специализированное оборудование:

Термовоздушные паяльные станции с насадками для QFN
ИК-нагреватели с нижним подогревом платы

Вакуумные пинцеты для удаления корпуса
Оптические системы для точного позиционирования

При выполнении ремонта важно не допустить перегрева платы и соседних компонентов, а также обеспечить качественную очистку контактных площадок после демонтажа.

Сравнение QFN с другими типами корпусов

По сравнению с другими распространенными типами корпусов для поверхностного монтажа, QFN имеет следующие отличия:

Меньшие габариты и толщина, чем у TQFP или SOIC
Лучший теплоотвод, чем у QFP за счет центральной площадки
Более низкая паразитная индуктивность выводов по сравнению с QFP
Меньшее количество выводов, чем у BGA
Более простой и дешевый монтаж, чем у BGA

Выбор типа корпуса зависит от требований конкретного применения, включая габариты, тепловые характеристики, количество выводов и стоимость.

Секреты проектирования и монтажа плат с корпусами QFN

Преимущества и недостатки QFN корпусов

Разработчики электронных устройств все чаще применяют в своих изделиях микросхемы в корпусе QFN. Такой тип корпуса имеет выводы, расположенные по его периметру и выводы, заходящие под него, а также находящуюся в центре корпуса большую контактную площадку, которая отводит тепло от кристалла и снижает индуктивность и сопротивление паяного соединения.

Широкое распространение корпуса QFN получили из-за малых размеров (в том числе и толщины), веса, хороших тепловых и электрических характеристик, высокой эффективности и выгодной цены. Однако все эти преимущества может свести на нет одна важная проблема – образование пустот в паяном соединении под микросхемой.

Эти пустоты возникают из-за того, что во время пайки оплавлением пары флюса остаются под контактной площадкой, не имея выхода, поскольку для таких типов корпусов не предусмотрено конструктивных зазоров, позволяющих летучим фракциям испаряться.

Большее количество пустот снижает площадь контактной области, увеличивая внутреннее сопротивление и ухудшая тепловые характеристики микросхемы. Как следствие, из-за постоянного перегрева компонента падает производительность и уменьшается срок его жизни, что в итоге приводит в преждевременному выходу изделия из строя.

Другая проблема QFN-корпуса, проявляющаяся при сборке, — большая центральная контактная площадка. При неправильном нанесении или слишком большом количестве паяльной пасты корпус буквально «плавает» поверх расплавленного припоя.

Применение трафаретов с различным рисунком апертур

Самый очевидный и разумный способ «борьбы» с пустотами — уменьшение количества припоя под центральной контактной площадкой. Этого можно достичь, уменьшая размер апертуры трафарета. Общая идея — разделить большую апертуру на несколько маленьких, что позволит не только сократить количество припоя, но и поможет избежать возникновения пустот, разбрызгивания и выделения газа. Ниже на рисунках приведены результаты эксперимента по применения различных рисунков апертур для уменьшения количества пустот под центральной контактной площадкой QFN корпуса при монтаже:

Другие эксперименты также подтвердили, что уменьшение размера апертуры на 30–50 % за счет организации в виде ячеек (квадратиков) дают самые стабильные результаты. И хотя флюс может по-прежнему удерживаться под центральной контактной площадкой, но в этом случае выделение газа проходит без образования пустот из-за возможности испарения летучих фракций. Также в большинстве случаев уменьшение толщины трафарета со 130 до 100 мкр давало положительный эффект. Отмечалось, что при значительном уменьшении толщины может пострадать качество паяных соединений контактных площадок и выводов.

Выводы

Как показали исследования, прямой зависимости между процентным сокращением количества пасты и образованием полостей не существует, в то же время уменьшение количества пасты, специальная геометрия апертуры, толщина трафарета, правильно подобранный температурный профиль пайки способны в значительной степени влиять на объем, количество и форму полостей.

В современной практике применяются несколько способов разрешения проблемы образования пустот при сборке QFN-корпусов:

Стандартный, достаточно эффективный и простой способ уменьшения количества и размеров пустот — применение трафаретов с различными рисунками апертур;
Использование разных типов паяльных паст и различных температурных профилей пайки дает меньший эффект;
Пайка QFN-корпусов в разреженной среде или в атмосфере азота. Значительное уменьшение количества пустот достигается при разрежении 300 Мбар;
Пайка в вакууме. При наличии соответствующего оборудования позволяет наиболее эффективно бороться с возникновением пустот в паяных соединениях большой площади.

Еще статьи о монтаже печатных плат:

Выбор финишного покрытия под пайку
Ремонт разводки BGA на готовой плате
BGA разводка: ремонт паяльной маски

Металлокерамические корпуса — konkord-el.ru

У нас вы можете купить готовые металлокерамические корпуса различных типов, в частности: корпуса для поверхностного монтажа, для оптоволоконных приборов, корпуса с выводными рамками расположенными с двух сторон (С-SOP корпуса), корпуса с выводными рамками расположенными в два ряда (DIP корпуса), корпуса с выводными рамками расположенными с четырех сторон (QFP корпуса), корпуса со штырьковыми выводами расположенные матричным способом (PGA корпуса), корпуса с контактами расположенными с четырех сторон без выводных рамок (QFN корпуса), корпуса с J-образными выводными рамками расположенными с четырех сторон (QFJ корпуса), а также крышки для металлокерамических корпусов с различным составом наполнителя для герметизации (эпоксидная смола, стекло, припой).

Если Вы не нашли интересующую Вас позицию, свяжитесь с нашими менеджерами для получения консультации по интересующим Вас вопросам, либо закажите корпуса с учетом собственных нужд по телефону или по форме обратной связи. Также компания ООО «Конкорд Эл» предлагает следующие виды продукции: полупроводниковые пластины, полупроводниковые кристаллы, кристаллы светодиодов выводные рамки и прочие материалы под заказ по спецификации заказчика.



Для поверхностного монтажа (SMD)	Металлокерамические C-SOP корпуса	Металлокерамические DIP корпуса	Металлокерамические корпуса QFP


Металлокерамические корпуса PGA	Металлокерамические корпуса QFN	Металлокерамические корпуса QFJ	Для оптоволоконных приборов


Крышки для металлокерамических корпусов

Что такое корпуса QFN (Quad Flat No-Lead)

Доступны различные типы корпусов интегральных схем для поверхностного монтажа, собранных на печатной плате. Наиболее популярными среди них являются пакеты QFN. Эти миниатюрные корпуса подходят для бытовой электроники, автомобильных конструкций, промышленных и энергетических приложений. Когда дело доходит до этих пакетов, нам нужно многое узнать об их типах, функциях, дизайне и сборке.

Что означает QFN?

QFN-пакет

QFN расшифровывается как Quad Flat No-Lead Package. Это безвыводной корпус небольшого размера с умеренным рассеиванием тепла на печатных платах. Как и любой другой корпус ИС, функция корпуса QFN заключается в соединении кремниевого кристалла ИС с печатной платой.

Внутри корпуса QFN

Поперечное сечение корпуса QFN

Корпуса QFN поставляются с кристаллом, окруженным выводной рамкой. Свинцовая рамка изготовлена из медного сплава с матовым оловянным покрытием.

Матрица и рама обычно соединяются друг с другом проволочным соединением. Медь/золото обычно предпочтительнее для соединения проводов. Некоторые производители используют для этого соединения технологию флип-чипов. Метод флип-чипа обеспечивает лучшие электрические характеристики по сравнению с обычным.

Металлизированные клеммные колодки расположены на нижней поверхности. Эти клеммные колодки расположены вдоль четырех краев нижней поверхности и обеспечивают электрические соединения с печатной платой.

Нижняя сторона упаковки состоит из открытой прокладки. Эта площадка обеспечивает эффективный путь тепла к печатной плате. Открытая площадка также обеспечивает заземление. Корпус QFN припаян к печатной плате на открытой площадке. Крепление штампа представляет собой эпоксидный материал, используемый для крепления штампа к открытой площадке.

Для управления температурным режимом в печатных платах ознакомьтесь с 12 методами управления температурным режимом печатных плат для уменьшения нагрева печатных плат.

Ниже перечислены некоторые свойства стандартных упаковок QFN:

Максимальная высота посадки от 0,35 мм до 2,10 мм (стандарт: 0,85 мм)
Покрытия выводов из Ni-Pd-Au и Sn
Без галогенов и свинца
Соответствие RoHS, ELV и REACH

Обычно используемые варианты пакетов QFN включают тонкий QFN (TQFN), очень тонкий QFN (VQFN), микровыводную рамку (MLF) и т. д.

Преимущества пакетов QFN

Плоские четырехъядерные пакеты без свинца имеют малый вес и просты в обращении.
Эти пакеты доступны в тонком профиле и маленьком форм-факторе.
Соединительные провода, используемые для соединения матрицы и рамы, короткие.
Низкая индуктивность этих корпусов.
Идеально подходят для применений, требующих хорошего отвода тепла.
Эти пакеты легко доступны по низкой цене.

Какие существуют типы пакетов QFN?

По способу формования упаковки QFN подразделяются на штампованные и распиленные.

Различные типы пакетов QFN

Пуансонного типа

При пуансонном разделении упаковка формуется в формате одной полости пресс-формы и отделяется с помощью пуансона. Это означает, что с помощью этого метода формуют только одну упаковку.

Пиленый тип

Эти пакеты отформованы с использованием технологии MAP. Этот метод предполагает разрезание большого набора пакетов на части. Окончательный процесс распиловки помогает разделить распиленные пакеты на отдельные пакеты.

Руководство по проектированию печатных плат HDI

5 глав — 52 страницы — 60 минут чтения

Какие клеммные колодки отличаются от корпусов QFN?

Контактные площадки QFN могут отличаться друг от друга по конструкции, форме и размерам. Ниже приведены различные типы клеммных колодок.

Полностью открытые клеммы

Полностью открытые концевые концы QFN. Изображение предоставлено: NXP Semiconductors.

В этом типе концевые концы полностью открыты до края упаковки и до боковой стороны упаковки.

Отводные концы

Отводные концы QFN. Изображение предоставлено: NXP Semiconductors.

Концевые концы отведены от краев упаковки. Припойные галтели не добавляются после процесса пайки оплавлением для этого типа клеммных концевых пакетов.

Боковые смачиваемые боковые концевые концы

Эти типы наконечников представляют собой измененную форму полностью открытых наконечников. Боковые смачиваемые концы боковых концов обеспечивают смачивание припоем для формирования галтелей припоя. Проверка дефектов припоя с помощью AOI становится проще, если формируются однородные галтели припоя. Это избавляет от необходимости рентгенологического контроля.

Дизайн посадочного места QFN

При проектировании посадочного места для QFN обращайтесь к техническому описанию компонента. В техническом описании будет чертеж контура упаковки. Этот чертеж является основой для дизайна посадочного места. Подробная схема пакета HVQFN48 от NXP приведена ниже:

Схема упаковки NXP HVQFN48. Изображение предоставлено: NXP Semiconductors.

При проектировании корпуса QFN необходимо учитывать следующее:

Маркировка ориентации/маркировка контакта 1.
Площадка заземления (площадка EP) должна иметь достаточное количество переходных отверстий для отвода тепла.
Проверьте слои паяльной маски и паяльной пасты. Держите отверстия в соответствии с рекомендациями производителя.
Мост паяльной маски должен быть 4 мил или больше.

На рисунке ниже показана рекомендуемая площадь основания для того же корпуса HVQFN48:

Рекомендуемая площадь основания NXP HVQFN48 Изображение предоставлено: NXP Semiconductors сборка компонентов QFN:

Печать паяльной пасты: Печать паяльной пасты — это процесс равномерного нанесения паяльной пасты на плату перед размещением компонентов.
Размещение компонентов: Компоненты IC QFN монтируются на печатной плате в соответствии с компоновкой, определенной на этапе проектирования печатной платы. Поскольку эти компоненты имеют высокую плотность соединений, используются точные и точные инструменты для захвата и размещения.
Проверка перед оплавлением: Проверка перед оплавлением проводится для того, чтобы убедиться, что плата готова к отправке в печь оплавления. Это помогает удалить загрязнения с поверхности платы, которые могут помешать процессу пайки.
Пайка оплавлением: Компоненты QFN обычно припаиваются пайкой оплавлением.
Проверка после оплавления: Эта проверка проводится для проверки качества пайки.

Для того, чтобы собранные компоненты работали в соответствии с проектным замыслом, требуется правильная конструкция печатной платы и трафарет.

Также прочтите, Термический профиль для оплавления припоя.

Как припаять QFN к печатной плате?

Пайка является частью процесса сборки QFN. В процессе сборки компоненты монтируются после просеивания паяльной пасты. После того, как компоненты QFN установлены с помощью инструмента для захвата и размещения, они припаиваются с помощью пайки оплавлением. Когда печатная плата помещается в печь оплавления, температура внутри заставит определенные области платы нагреваться быстрее, чем остальные. Более тяжелые компоненты и большие медные поверхности нагреваются дольше.

Температура верхней поверхности корпуса QFN контролируется с помощью термопар на протяжении всего процесса. Это необходимо для проверки того, что пиковая температура корпуса упаковки (T _P ) не превышает стандартных значений.

Как проверяются паяные соединения QFN?

Паяные соединения компонентов QFN формируются под корпусом. Следовательно, для их проверки используются оптический контроль и рентгеновский контроль.

Доработка собранных компонентов

Если дефект обнаружен после сборки на каком-либо компоненте QFN, этот конкретный компонент может быть удален и заменен. Для этого существуют специальные ремонтные станции. Ремонтная станция должна иметь следующие компоненты.

Система разделения света: действует как система обзора для наблюдения за нижней стороной упаковки и местом на печатной плате.
Таблица X-Y для выравнивания.
Система горячего воздуха с верхним и нижним нагревателями для снятия компонентов.

Процедура доработки приведена ниже.

Перед нагревом выполняется предварительный обжиг, чтобы избежать повреждений платы и компонентов, связанных с влажностью.
Следующим шагом является распайка, при этом необходимо учитывать температурный профиль платы и компонентов.
После отпайки компонент следует удалить механически. Для крупных компонентов можно использовать пипетки, а для мелких — пинцет.
После удаления контактные площадки печатной платы следует очистить от остатков припоя. Это также подготавливает место для размещения нового компонента.
Размещение нового компонента выполняется с помощью тех же шагов, которые упоминались ранее во время сборки.

В чем разница между QFN и QFP? Сравнение корпусов

QFN и QFP Плоский корпус

Quad (QFP) также представляет собой корпус интегральной схемы для поверхностного монтажа. В QFP, в отличие от QFN, отведения вытянуты в форме крыла чайки (L-образно). Это обеспечивает хорошую опору для корпуса в процессе сборки печатной платы.

Как и в QFN, выводы выходят на все четыре стороны корпуса, отсюда и название «квадратный плоский корпус».

Доступны корпуса QFP с различным количеством контактов, от 8 контактов на сторону до 70 контактов на сторону. QFP32, QFP64 и т. д. являются некоторыми примерами. Обычное расстояние между контактами составляет от 0,4 мм до 1 мм.

Варианты пакета QFP включают тонкий QFP (TQFP), очень тонкий QFP (VQFP), низкопрофильный QFP (LQFP) и т. д.

Что такое пакет LQFP64?

LQFP64 является примером низкопрофильного QFP с 64 контактами и обладает теми же преимуществами, что и QFP. Разница в том, что LQFP имеет меньшую толщину корпуса (1,4 мм). Они имеют стандартную площадь основания выводной рамки 2 мм.

Из-за небольшого размера и характеристик рассеивания тепла широко используются корпуса QFN IC. Доступные варианты QFN подходят для широкого спектра применений. Следовательно, корпуса QFN пользуются большим спросом, когда речь идет о корпусах для поверхностного монтажа.

Сообщите нам, если у вас есть какие-либо вопросы о QFN в разделе комментариев. Мы будем рады ответить на них для вас.

Справочник по проектированию для производства

10 глав — 40 страниц — 45 минут чтения

Полное руководство по корпусу QFN

Корпус QFN (четырехплоский без выводов) сегодня, вероятно, является самым популярным полупроводниковым корпусом по четырем причинам: низкая стоимость, небольшой форм-фактор и хорошие электрические и тепловые характеристики. В этой статье мы предоставим обзор упаковки QFN, подробно обсудим технические детали и спецификации упаковки QFN и представим различные версии упаковки QFN, которые используются в упаковке IC.

Как и любой другой полупроводниковый корпус, функциональность корпуса QFN заключается в подключении (как физически, так и электрически) кремниевых кристаллов (ASIC) к печатной плате (PCB) с использованием технологии поверхностного монтажа. QFN — это пакет на основе выводной рамки, который также называется CSP (Chip Scale Package) с возможностью просмотра выводов и связи с ними после сборки.

В корпусах QFN обычно используется медная выводная рамка для сборки матрицы и соединения печатных плат.

Корпус QFN может иметь один или несколько рядов контактов. Однорядная структура формируется либо с помощью перфорации, либо с помощью пилы. Оба эти метода делят большой массив упаковок (например, лист размером 18 x 24 дюйма) на отдельные упаковки. Многорядный QFN использует процесс травления, чтобы реализовать желаемое количество рядов и контактов; затем они также разделяются, как правило, пилой.

QFN имеют открытую термопрокладку в нижней части корпуса, которую можно припаять непосредственно к системной печатной плате для оптимальной передачи тепла от кристалла.

К преимуществам QFN относятся уменьшение индуктивности выводов благодаря оптимально коротким соединительным проводам, малый вес, тонкий профиль и небольшая площадь основания «почти масштаб микросхемы». Пакет QFN идеально подходит для многих новых приложений, которым требуются лучшие характеристики по размеру, весу, тепловым и электрическим свойствам. Потенциальные недостатки использования корпусов QFN включают возможное плавание в ванне с расплавленным припоем под термопрокладкой во время сборки; проблемы окисления открытых контактных площадок чипа; отсутствует зазор паяльного карандаша для оплавления площадок под чипом, если требуется подкрашивание. Эти проблемы можно смягчить за счет лучшего контроля процесса оплавления и использования QFN с покрытием (обычное олово) для уменьшения проблем с окислением.

Хотя проводное соединение является наиболее распространенным методом соединения кристалла с корпусом, некоторые производители упаковки также предлагают версию QFN с флип-чипом. Перевернутый чип QFN обеспечивает лучшие электрические характеристики и обычно используется в радиочастотных и беспроводных приложениях. На следующем рисунке показан типичный корпус Flip Chip QFN, в котором кристалл уже нажат, а затем «перевернут» на выводной рамке. Красные дорожки на рисунке представляют собой выводную рамку.

Flip Chip QFN требует процесса стыковки в дополнение к обычным этапам сборки, поэтому в большинстве случаев стоимость Flip Chip QFN будет высокой.

Более крупносерийное производство, как правило, поддерживает распиленный тип QFN, в то время как перфорированный тип часто используется для продукции меньшего объема. Оба имеют очень похожие электрические и тепловые свойства. На приведенном ниже рисунке показана разница в структуре упаковки между перфорированным и распиленным QFN.

Наименования основаны на методе разделения, при котором перфорированные ЧФН отделяются пуансонным инструментом, а распиленные ЧФН – путем распиливания большого количества упаковки на отдельные единицы.

Каждый корпус QFN состоит из выводной рамы, которая представляет собой медную рамку, окружающую кристалл и состоящую из всех контактных площадок (пальцев) корпуса и открытой контактной площадки. Выводная рамка обычно изготавливается в виде большого плоского листа меди толщиной 0,3-0,4 мм с покрытием Matt Tin. Лист проходит процесс фотохимического травления, чтобы удалить ненужную область. Далее обрезные листы нарезаются кубиками на полоски. Внутренние выводы используются для соединения проводов, а внешние выводы используются в качестве выводов корпуса QFN.

В процессе сборки полосы выводных рамок проходят процесс штамповки. Когда процесс штамповки завершен, можно приступать к сборке. Затем проводной соединитель соединит контактную площадку матрицы с контактной площадкой выводной рамки и, конечно же, добавит дополнительные нижние связи от матрицы к открытой контактной площадке для заземления.

Неиспользованные свинцовые рамки Срок хранения в цехе сборки упаковки составляет примерно 1 год; это означает, что через год упаковочная компания попросит вас заплатить за изготовление новых LeadFrames для вашего пакета QFN.

Прочитайте «Обзор выводной рамки и преимущества индивидуальной выводной рамки».

Открытая контактная площадка (или пластина) корпуса QFN обеспечивает путь передачи тепла к печатной плате с низким тепловым сопротивлением, поэтому рекомендуется припаивать открытую контактную площадку к большой проводящей поверхности, такой как плоскость заземления. Этот путь отводит примерно 70% тепла от упаковки. При наличии металлической пластины тепловой поток через открытую площадку может возрасти до 90%.

Источник: http://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN862.pdf благодаря металлическим отверстиям в термопрокладках, облегчающим передачу тепла. Существуют различные типы QFN. Двумя наиболее распространенными являются: QFN с воздушной полостью (состоящие из трех частей, таких как: медная выводная рама, литой керамический или пластиковый корпус и керамическая или пластиковая крышка) и QFN с пластиковым формованием (характеризуется тем, что он полностью отформован без воздух в упаковке).

Термопрокладка или открытая прокладка — это эффективный метод отвода тепла от кристалла к печатной плате. QFN — это теплоэффективный пакет, а открытая прокладка — очень экономичное решение. QFN могут выдерживать до 2-3 Вт без принудительного воздушного охлаждения.

Различные производители называют эти пакеты по-разному, например, MLF (микровыводные рамки), FL (плоские без выводов), они доступны с прокладками только с двух сторон, а также с более типичными четырьмя сторонами.

Когда необходимо начать проектирование упаковки QFN, сборочный цех попросит вас предоставить несколько документов. Одной из них является диаграмма соединения, показывающая связь между кристаллом и контактными площадками. На диаграмме соединения показан пример для 16-контактного QFN. Короткие проволочные связи указывают на наличие связей вниз, например. соединение с открытой площадкой.

Дополнительный документ, который требуется, представляет собой список соединений, описывающий соединение кристалла с контактной площадкой, состоящее из координат кристалла. В следующей таблице показан список соединений для 16-контактного разъема QFN.

Упаковка QFN относительно мала, поэтому теперь в ней достаточно места для разборчивой маркировки. QFN размером 5 мм x 5 мм может содержать до 5 или 6 символов в одной строке; Возможны 3 или 4 линии.

Золотая проволока была основным материалом в течение многих лет. Они все еще доступны, но их заменяют медью. Медные проволочные соединения имеют меньшую стоимость и обеспечивают лучшую проводимость. Тем не менее, медные провода требуют большего усилия для соединения провода с контактной площадкой. Многие производители полупроводников поставляют элементы контактных площадок ввода-вывода, предназначенные для поддержки медного соединения, поскольку обычно требуется более толстая контактная площадка.

Это эпоксидный материал, который фиксирует матрицу на подушке выводной рамки. Используются два основных типа, проводящие и непроводящие, в зависимости от электрических требований системы; электропроводящие материалы (например, эпоксидная смола с содержанием серебра) также обладают лучшими теплопроводными свойствами.

Хотя большинство сборочных предприятий предоставляют услуги по упаковке QFN, они используют разные названия.

В приложениях, требующих большого количества контактов, Multi-Row QFN может стать идеальным решением. Многорядный QFN (или aQFN) предлагает несколько рядов контактов, очень похожих на технологию BGA, и в большинстве случаев предлагает более низкую стоимость. Этот тип упаковки по-прежнему основан на проволочных соединениях, использует выводную рамку и предлагает до 400 контактов ввода-вывода. Припайка многорядного QFN к печатной плате потребует процесса оплавления (например, упаковки BGA).

На следующем рисунке показан вид снизу пакета QFN с двумя необработанными данными (aQFN). Снизу этот тип корпуса похож на корпус BGA и действительно предлагает большее количество входов/выходов по сравнению с обычным корпусом QFN. Как правило, двойной корпус QFN будет стоить меньше, чем BGA, потому что он основан на выводной рамке, а не на подложке.

PQFN (Power Quad Flat No-lead) — это тип корпуса QFN, который подходит для силовых приложений. Power Quad Flat No-Lead (PQFN) — это полупроводниковая технология поверхностного монтажа, разработанная для приложений, монтируемых на печатных платах. JEDEC присвоил зарегистрированное обозначение MO-251 для описания этого типа упаковки.

В зависимости от требований и предполагаемого применения пакеты PQFN состоят либо из одной открытой площадки, либо из нескольких открытых матриц. Кроме того, пакет PQFN предлагает полную настройку пакета для удовлетворения требований как к мощности, так и к электричеству — например, количество и размер открытых контактных площадок полностью настраиваются, а также размер и расположение теплового элемента.

Пакет PQFN предлагает структуру с несколькими открытыми прокладками, как показано на рисунке ниже. Эта функция полезна в тех случаях, когда кремниевые элементы используют другое заземление или необходимо подключить другой потенциал (напряжение) к открытой площадке для отвода тепла. Открытые колодки полностью настраиваются по размеру и форме вместе с выводной рамой.

Несмотря на то, что упаковка QFN считается небольшой по размеру, во многих случаях в нее можно поместить 2 или более штампов в одну упаковку.