Belangrijke factoren voor superieure QFN PCB-padontwerp

Met de ontwikkeling van elektronische componentenverpakkings-technologieën in de richting van miniatuur, lichtgewicht en hoge prestaties, is het een ontwikkelings趋势 van elektronische componenten om componentfunctiedichtheid te verhogen en afstand tussen in- en uitgangsklemmen te verkleinen, wat het beste wordt getoond door automatische assemblagetechnologie gekenmerkt door SMT (surface mount technology). Om oppervlaktemontage van componenten te implementeren, is de eerste stap het fabriceren van bijbehorende pads op PCB zodat gestructureerde PCB kan worden verkregen. Vervolgens wordt steencilprinttechnologie toegepast om soldeerpasta op het oppervlak van PCB-pads te bedekken. Ten slotte wordt verwarming uitgevoerd om soldeerpasta te transformeren in vloeistof die wordt gevormd tot vloeibrug tussen pennen van componenten en PCB-pad. Onder invloed van soldeermasker op PCB, wordt gesmolten soldeerpasta beperkt tot het bijbehorende soldeerpadgebied om brugvorming tussen soldeerpunten te verbieden zodat automatische assemblage van chip op PCB wordt geïmplementeerd. Volgens verschillende verpakkings types, worden circulaire en rechthoekige soldeerpads voornamelijk geselecteerd, namelijk BGA (ball grid array) en QFN (quad flat no-lead) verpakking. Als u meer wilt weten over BGA, zijn VIER stappen voldoende.

QFN Wiki

In vergelijking met andere componenten met verschillende verpakkings types, is QFN-verpakking ontworpen om direct op PCB of FPC-substraat te worden gesoldeerd. Het is in staat betere warmteafvoering te bieden door zijn blootgelegde metalen pads aan de onderkant. Bovendien heeft QFN-verpakking uitstekende elektrische prestaties omdat de pennen korter zijn dan die van componenten met uitgebreide verpakking. Daarom is het van groot belang om QFN-pads op PCB te ontwerpen zodat hoge betrouwbaarheid en prestaties van PCB kunnen worden gehandhaafd en gewaarborgd.

Benettingshoek

Omdat de grootte van QFN-pennen en afstand tussen pennen relatief klein zijn, kan soldeerpuntsbrug of pseudo-solderen worden veroorzaakt door nauwkeurige hoeveelheid tinpasta coating. Dus, redelijk ontwerp van padgrootte van PCB gebaseerd op de dikte van steencil (h₀) is zeer nuttig voor de succesratio van solderen. Stel de benettingshoek van solderen tin op het soldeerpad (θₐ) is 30° en de benettingshoek van solderen tin op het soldeermasker (θᵣ) is 160°. Als ruwheid van padoppervlak wordt genegeerd, kan benettingshoek benaderend worden beschouwd als vooruitgaande of achteruitgaande hoek van drie-fase lijn van contact. In overeenstemming met praktische solderenambacht van QFN-componenten, is redelijke controle op temperatuurcurven van reflowsolderen onder een ideale toestand met solderen tin volledig gesmolten en padoppervlak benat in staat om zowel solderenefficiëntie te garanderen als componenten te helpen automatische assemblagesolderenbalans te bereiken. Als pad redelijk is ontworpen, voldoet de ideale toestand van soldeerpunten niet alleen aan de vereiste van elektrische prestaties van PCB en mechanische verbinding, maar voorkomt ook de storing van soldeerpunten zoals brugvorming en pseudo-solderen. In dat licht moet de toestand van soldeerpunten voldoen aan de volgende formules:

a. Wanneer soldeerpunten binnen QFN volledig verdeeld zijn op PCB-pad, θₐ ≤ θⱼ(Zᵤ) ≤ θᵣ, θⱼ(0)=30°, x₃(0)=x₄(0)=Dₓ₄

b. Wanneer tin buiten QFN groeit in de zijdepad,

(1) θⱼ(Zᵤ)=θₛ₃+90°, θ₄(0)=30°, θ₃(0)=30°,

(2) x₃(0)=x₄(0)=Dₓ₄(0), x₃(Zᵤ)=0.

Padontwerp

In deze formule is θₛ₃ gelijk aan θₐ, beide zijn de benettingshoek van solder tin op de zijdepad.

In de verticale richting, vergelijking van statisch evenwicht van brugvloeistof is:
P_d L_y(x₃(0)-x₄(0)+L_x)+W_z-[T(x₃(0)-x₄(0)+L_x)(sinθ₂(0)+sinθ₁(0))+TL_y(sinθ₃(0)+sinθ₄(0))]-ρgV₀=0

De drukintensiteit aan de bodem van soldeerpunten (P_d) is:
P_d=[T(x₃(0)-x₄(0)+L_x)(sinθ₂(0)+sinθ₁(0))+TL_y(sinθ₃(0)+sinθ₄(0))+ρgV₀-W_z]/[L_y(x₃(0)-x₄(0)+L_x)]

In deze formules, ρ verwijst naar de vloeistofdichtheid van solderen tin; T verwijst naar de oppervlaktespanning van soldeerpuntsvloeistof; x₃(0) en x₄(0) verwijzen naar de glijding van twee uiteinden van vloeibare soldeerpunten aan de bodem soldeerpad vloeistof; θ₁(0) en θ₂(0) verwijzen naar contacthoeken aan beide kanten gevormd door vloeistof-gas interface aan beide kanten van soldeerpunten en bodem padoppervlak terwijl θ₃(0) en θ₄(0) verwijzen naar contacthoeken aan beide uiteinden gevormd door vloeistof-gas interface aan beide kanten; V₀ verwijst naar het volume van soldeerpunt; W_z verwijst naar de toegepaste kracht van pad aan het einde van chip en soldeerpunt in de verticale richting.

Onder de limiet van formule (1) en (2), kunnen raamcurven van soldeerpunten randvoorwaarden equivalent maken aan initiële voorwaarden op het bovenste einde van soldeerpunten gebaseerd op de effectieve methode van oplossingen aan initiële waarde. Aangezien de oplossing aan initiële waarde niet in staat is te voldoen aan de vereiste dat z gelijk is aan 0, wordt het getransformeerd in een equivalent kwestie in termen van objectiefunctie minimalisatie die wordt weergegeven in Vergelijking (3).

Deze geminimaliseerde objectiefunctie kan worden toegepast om de ideale ontwerpgrootte van pad Dₓ₄ te bepalen.

Bovendien moeten geometrische kenmerken van tin-wikkelhoek van PCB-pad in overweging worden genomen. In dat licht moet de uitbreidingsgrootte van pad zich houden aan de vergelijking hieronder:

In deze vergelijking, Dₕ verwijst naar de dikte van blootgelegde zijdepad buiten chip. Door de optimalisatie van impliciete variabelen, wordt verwachte foutvereiste voldaan door objectiefunctie en de ontwerpgrootte van pads binnen en buiten (Dₓ₄ & Dₓ₃) kan worden berekend met de behoefte aan zijwaarde aan de onderste uiteinde voldaan.

Deze methode zorgt ervoor dat een pad geschikt voor QFN goed kan worden ontworpen om de hoge elektrische prestaties van zowel dit component als PCB te bereiken. Vervolgens, met professionele en gekwalificeerde assemblagevaardigheid, is PCBCart in staat uw ideale ontwerp in realiteit om te zetten.

Nuttige bronnen

• Via-in-pad (VIP) Technologie Inleiding
• Ontwerpvereiste van SMT PCB's Deel Een: Hechtingspadontwerp van Sommige Gewone Componenten
• Ontwerpvereiste van SMT PCB's Deel Twee: Instellingen van Pad-Spoor Verbinding, Doorboorgaten, Testpunt, Soldeermasker en Silkscreen
• Steencil Ontwerpvereiste op QFN Componenten voor Optimale Prestaties van PCBA
• Volledige PCB-fabricageservice van PCBCart - Meerdere waardevolgende opties
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Vanaf 1 stuk