QFN-verpakking:soorten, assemblage en voordelen

Heeft u te maken met microcomputers, PCB's of programmeerbare modules? Dan hebt u een IC-component nodig die werkt. En het QFN- of quad-micro-leadframe-pakket is er een om te overwegen. Wat is QFN? Het betekent quad plat zonder lood. We zullen later in dit artikel op details ingaan. Dus waarom kiezen voor QFN-verpakkingen? Behalve dat het een van de meest populaire pakketten is, is de QFN veelzijdig. Het onderscheidt zich ook door betaalbaarheid en opmerkelijke prestaties.

In dit artikel wordt meer uitgelegd over de verpakking, typen, montagemethoden en meer.

Laten we beginnen.

Wat zijn QFN-pakketten?

QFN-pakket

Bron:Wikimedia Commons

QFN is een halfgeleiderpakket dat de ASCIC verbindt met een PCB. En het doet dit door gebruik te maken van technologie voor oppervlaktemontage.

Verder is de QFN een op een leadframe gebaseerd pakket dat een Chip Scale Package (CSP) wordt genoemd. En het is omdat je hiermee leads kunt zien en contacteren na montage.

Gewoonlijk vormt een koperen leadframe de PCB-interconnectie en matrijsassemblage van de QFN-pakketten. Bovendien kan dit pakket een enkele of meerdere rijen pinnen hebben.

Dat gezegd hebbende, wordt de eenrijige structuur van de verpakkingen gevormd door een zaagverenkeling of ponsverenkeling. En beide procedures splitsen een uitgebreide verzameling pakketten op in afzonderlijke pakketten.

Bovendien ondergaat de QFN met meerdere rijen een koperetsproces om het gewenste aantal pinnen en rijen te krijgen. Dan zal een zaag de rijen en pinnen cinguleren.

Ook hebben QFN's meestal een geopend thermisch kussen onder de verpakking. Daarom kunt u het pakket rechtstreeks op de print solderen als u een optimale warmteoverdracht van de matrijs wilt.

Soorten QFN-pakketten

Er zijn verschillende soorten QFN-pakketten. Hier zijn er enkele:

Kunststof gegoten QFN's

Kunststof gegoten QFN's

Bron:Wikimedia Commons

Interessant is dat dit pakket behoorlijk goedkoop is. De in plastic gegoten QFN heeft geen deksel en bestaat uit twee delen:een koperen loden frame en een plastic verbinding. Maar het is beperkt tot toepassingen die ongeveer 2 - 3 GHz hebben.

Luchtholte QFN

Luchtholte QFN

Bron:Pixabay

Deze QFN heeft een luchtspouw in de verpakking. En het bestaat uit drie delen:een plastic of keramisch deksel, koperen loden frame en plastic gegoten lichaam (zonder afdichting en geopend). Ook is dit type QFN prijzig vanwege de constructie. Maar je kunt het ook gebruiken voor microgolftoepassingen van 20 tot 25 GHz.

QFN met bevochtigbare flanken

QFN met bevochtigbare flanken

Bron:Pixabay

De QFN met bevochtigbare flanken heeft een verhoging die soldeerbevochtiging aangeeft. Daarom is het voor een ontwerper gemakkelijk om visueel te controleren en ervoor te zorgen dat de pads op de printplaat worden gemonteerd.

Punch-Type QFN

Punch-Type QFN

Bron:Pixlr

Bij dit type QFN wordt de verpakking in een enkele vormholte gegoten. En een ponsgereedschap scheidt de vormholte, vandaar de naam. Het betekent ook dat je met deze methode maar één pakket kunt laten vormen.

Gezaagd QFN

Modelstructuur van gezaagd type QFN

Bron:Researchgate

Dit pakket omvat het gebruik van MAP (mold array process) voor het vormen. De procedure houdt in dat een enorme reeks dozen in kleinere delen wordt gesneden. Vervolgens kunt u het proces afronden door de gezaagde pakketten afzonderlijk te sorteren.

Flip Chip QFN

Flip Chip QFN

Bron:Pixabay

De flip-chip is een goedkoop gegoten pakket. En de doos maakt gebruik van flip-chip-interconnecties op een substraat (koperen leadframe).

Dankzij het korte elektrische pad is het de ideale Quad Flat No-Lead voor elektrische prestaties.

Wire Bond QFN

Wire Bond QFN

Bron:Researchgate

Dit pakket maakt rechtstreeks verbinding met PCB-tracks, halfgeleiders of geïntegreerde schakelingen met draden naar de chipterminals.

QFN-vergadering

QFN-verpakking

Bron:Wikimedia Commons

Hier zijn de basisstappen voor opbouwmontage van de QFN-componenten:

Stap 1 – Druk af met soldeerpasta

Allereerst moet u de montage starten met het afdrukken van soldeerpasta. En het proces omvat het gelijkmatig verspreiden van soldeerpasta op uw bord voordat u de componenten plaatst.

Stap 2 – Plaatsing van componenten

U kunt beginnen met het monteren van uw QFN IC-componenten op uw bord op basis van de lay-out van uw PCB-ontwerp. Het is ook van vitaal belang om in deze fase nauwkeurige en nauwkeurige gereedschappen te gebruiken, omdat de componenten een hoge onderlinge verbindingsdichtheid hebben.

Stap 3 – Voer een pre-reflow-inspectie uit

Deze stap is van vitaal belang omdat u moet bevestigen dat het bord geschikt is om de reflow-oven in te gaan. Terwijl je toch bezig bent, moet je ervoor zorgen dat je bord geen verontreinigingen op het oppervlak heeft die het soldeerproces kunnen veranderen.

Stap 4 – Ga verder met het reflow-solderen

Plaats het in de reflow-oven om te solderen zodra je hebt bevestigd dat je bord in goede staat is.

Stap 5 - Inspecteer uw bord na het reflow-solderen

De reden voor deze stap is om de soldeerkwaliteit te bevestigen.

Het is ook van vitaal belang op te merken dat u een stencilontwerp en een geschikte PCB-voetafdruk voor de geassembleerde componenten nodig hebt. Op die manier werk je op basis van de ontwerpintentie.

Hoe soldeer je een QFN-pakket?

Zoals eerder vermeld, is solderen een cruciaal onderdeel van het QFN-assemblageproces. Dus wanneer de printplaat de reflow-oven binnengaat, warmen sommige plaatdelen sneller op dan andere. En dit komt door de temperatuur in de reflow-oven.

De delen die snel opwarmen zijn de lichtere delen van het board. Maar de gebieden met grote koperen gebieden hebben meer tijd nodig om op te warmen. Dat gezegd hebbende, je kunt thermokoppels gebruiken voor het hele proces.

En dit apparaat helpt u om de oppervlaktetemperatuur van het QFN-pakket te bewaken. Bovendien helpen de thermokoppels u ervoor te zorgen dat uw pieklichaamstemperatuur (Tp) de typische waarden niet overschrijdt.

Voordelen van QFN-pakketten

• Het pakket heeft geen co-planariteitsproblemen.
• Het heeft een kleine footprint die helpt om ruimte op PCB's te besparen.
• QFN gebruikt reguliere apparatuur voor oppervlaktemontage en stromen voor PCB-assemblage.
• Het pakket is relatief dun, d.w.z. de QFN heeft een pakkethoogte van minder dan 1 mm.
• Het heeft opmerkelijke thermische prestaties (aangezien het een uitstekende route biedt voor warmteoverdracht van de matrijs naar het bord tijdens het solderen).
• De componenten op het bord kunnen zich dicht bij de componenten van de QFN bevinden vanwege het kleine formaat, de locatie en de vormfactor van de contactvlakken.
• QFN heeft een lichte pakketloodinductantie.
• Uitstekende elektrische prestaties.
• Het halfgeleiderpakket is betaalbaar.

Problemen met QFN

De QFN is een fantastisch pakket, maar het komt met haken en ogen zoals:

Productieproblemen

Als PCB-ontwerper is een van de grootste zorgen bij de QFN de maakbaarheid. Het kan een uitdaging zijn om een ​​lager defectpercentage te hebben bij het plaatsen en opnieuw plaatsen van de QFN's.

Ongetwijfeld hadden de QFN's enig succes toen ze begonnen met de low-mix, high-volume producten. Maar het pakket heeft de neiging om potentiële problemen te hebben met de bewerkingen met een hoge mix en een laag volume. En dit probleem beslaat twee belangrijke gebieden:bord- en stencilontwerp.

Dus voor uw stencilontwerpproces moet u nauwkeurig zijn met uw diafragmaontwerp en stencildikte. Als u bijvoorbeeld te veel voiding of pasta heeft, heeft dit invloed op uw stencilontwerp. Daarom is de beste aanpak om je aan de richtlijnen van de fabrikant te houden. En streef naar een soldeerdikte van ongeveer 2 – 3mils.

Ook moet uw diafragmaverhouding tot pad ongeveer 0,8:1 zijn - met veel kleinere openingen. Wat betreft het bordontwerp, zorg ervoor dat het ontwerp van uw bondpad ongeveer 0,2 tot 0,3 mm verwijderd is van de voetafdruk van de verpakking.

Soldeerproblemen

Vanwege de smalle pad-naar-pad-afstand van het pakket, is er een verhoogd risico op soldeeroverbrugging. En de QFN heeft geen enkele aanwijzing. Het kan dus zijn dat u problemen ondervindt als u het pakket moet desolderen.

Compatibiliteit met sommige OEM-processen

De QFN-verpakking kan onderhevig zijn aan maatveranderingen op het bord of het onderdeel. En dit gebeurt meestal omdat het pakket geen lood heeft. Daarom is het minder robuust wanneer u dit IC-pakket blootstelt aan een aantal uitgebreide reeksen van sommige OEM-praktijken of nominale CM.

Ook is de buiging van het bord een andere dimensionale verandering die dit pakket kan ervaren. Met andere woorden, als u de QFN (platte verpakking) onderwerpt aan activiteiten zoals in-circuit testen, boardbevestiging, enz., zullen de componenten onder hoge spanning komen te staan. En dit gebeurt omdat het pakket geen lange, flexibele koperen snoeren heeft.

Wat is het verschil tussen QFN en QFP?

De QFP betekent (quad flat pack). En het verschil tussen beide arrays van pakketten is:

Laatste woorden

QFN-verpakkingen zijn de juiste keuze als u een lichtgewicht optie wilt die gemakkelijk te hanteren is. Dit draadloze IC-pakket is ook effectief voor het aansluiten van de siliciumchip van de IC op de printplaat.

Daarnaast zijn de pakketten perfect voor toepassingen die een goede warmteafvoer nodig hebben. En de vergadering is een wandeling in het park. Het enige dat u hoeft te doen, is u aan de stappen te houden die we in dit artikel hebben benadrukt.

Wat vindt u van het QFN-pakket? Heeft u de beste nodig voor uw volgende project? Neem gerust contact met ons op.