Vereisten voor stencilontwerp voor QFN-componenten voor optimale prestaties van PCBA

QFN-pakket

De afgelopen jaren zijn er brede toepassingen geweest van QFN (Quad Flat No-lead) pakketcomponenten vanwege hun uitgebreide voordelen, waaronder uitstekende elektrische en thermische prestaties, lichtgewicht en kleine afmetingen. Als een loodvrij pakket hebben QFN-componenten veel aandacht gekregen van de industrie, omdat ze een lage inductantie tussen de leads hebben. QFN-pakketcomponenten zijn vierkant of rechthoekig waarvan de pakketvormen vergelijkbaar zijn met die van BGA (Ball Grid Array) pakketcomponenten. Anders dan BGA, heeft QFN geen soldeerballen aan de onderkant en de elektrische en mechanische verbinding met andere componenten wordt bereikt door soldeerverbindingen die worden gegenereerd door reflow-solderen, waarvoor soldeerpasta moet worden afgedrukt op pads die zich op het oppervlak van de gedrukte print bevinden. printplaat (PCB).

Het printen van soldeerpasta is zo'n belangrijke fase tijdens het PCBA-proces (Printed Circuit Board Assembly) dat het de uiteindelijke kwaliteit en prestatie van de assemblage verder zal bepalen. Het printen met soldeerpasta kan nooit soepel of nauwkeurig worden uitgevoerd, tenzij de juiste stencils zijn ontworpen en gebruikt. Daarom is dit artikel gemaakt.

Stencilontwerp

Het printen van soldeerpasta speelt zo'n essentiële rol in de oppervlaktemontage (SMA) en elektronische assemblagetechnologie dat de kwaliteit van het printen van soldeerpasta via stencil direct wordt geassocieerd met First Time Yield (FTY) van het solderen van elektronische/elektrische componenten op het oppervlak. Er wordt geconcludeerd dat 60% tot 70% van de soldeerfouten het gevolg zijn van het printen van soldeerpasta met een lage kwaliteit via stencil. Daarom is het noodzakelijk om uitgebreid onderzoek te doen naar alle aspecten van het printen van soldeerpasta door middel van stenciltechnologie.

Als het gaat om stencilontwerp, is een uitstekende opening het eerste element dat optimale en betrouwbare soldeerverbindingen garandeert.

• Sjabloonframe-ontwerp

Stencilframe is meestal gemaakt van een aluminiumlegering, waarvan de grootte compatibel is met de parameters van de printer. Automatische productie vereist dat stencil naar de productielijn moet gaan en dat de grootte van het stencil door de printer moet worden geaccepteerd. Noch een te groot formaat noch een te klein formaat kunnen een soepele productie bevorderen.

• Stencil uitrekkend ontwerp

Rekken verwijst naar het proces waarbij de roestvrijstalen sjabloonplaat aan het frame wordt geplakt. Lijm en aluminium plakband worden meestal gebruikt bij het uitrekken. Lijmmiddel wordt eerst gecoat bij de verbinding van aluminiumlegering en roestvrijstalen sjabloonplaat en vervolgens wordt een beschermende coating gelijkmatig geschraapt. Tijdens het strekproces moet een interne afstand van 25 mm tot 50 mm worden gelaten tussen de roestvrijstalen sjabloonplaat en het frame om uitstekende vlakheid en rek te garanderen tijdens het printen van soldeerpasta. Een nieuw vervaardigd stencil moet de spanning in het bereik van 40 tot 50N per centimeter houden.

• Sjabloon Fiducial Mark-ontwerp

Automatische positionering moet door de printer worden uitgevoerd tijdens de automatische productielijn, zodat het stencil vaste markeringen moet bevatten. Het ontwerp van het vaste merkteken is gebaseerd op de afmetingen van de merktekens in het Gerber-bestand van de PCB en vervolgens wordt de opening ingesteld op een verhouding van 1:1 met etsen aan de achterkant van het stencil. Over het algemeen zijn ten minste twee referentiemarkeringen vereist op een sjabloon onder twee tegenovergestelde hoeken.

• Stencilontwerp voor I/O-pads rond QFN-componenten

De grootte van de sjabloonopening moet gelijk zijn aan die van perifere I/O-pads, zodat een dergelijke openingsgrootte ervoor kan zorgen dat soldeerverbindingen kunnen worden gevormd met een soldeerpasta-hoogte van 50 tot 75 m na reflow-solderen rond de pad. Als het gaat om QFN-componenten met fijne lijnen, vooral die met een I/O-pitch van minder dan 0,4 mm, moet de openingsbreedte van de stencil iets worden verkleind dan bij PCB-pads om overbrugging tussen I/O-pads in de omgeving te voorkomen. De verhouding tussen de breedte en de dikte van het sjabloon (W/T) moet meer dan 1,5 zijn.

• Stencilontwerp voor centrale thermische dissipatiekussens van QFN-componenten

Een ongeschikte centrale pad voor het ontwerp van de opening voor thermische dissipatie zal allerlei defecten veroorzaken. Wanneer QFN-componenten reflow-solderen ondergaan, zal soldeerpasta op grote pads worden gesmolten met smeltende flux die wat lucht genereert, wat leidt tot problemen zoals luchtgaten, gaatjes, soldeerspatten en soldeerballen. Hoewel het bijna onmogelijk is om deze problemen op te lossen, kan het slechte effect ervan worden verminderd door enkele maatregelen. Er wordt bijvoorbeeld een matrix met meerdere kleine maasopeningen opgepakt in plaats van een grote opening. De vorm van elke kleine opening kan een cirkel of een vierkant zijn, zolang 50% tot 80% van de pads voor centrale warmteafvoer bedekt zijn met soldeerpasta, wat zorgt voor een soldeerpasta-hoogte van 50 tot 75 m.

• Stencilcategorie en Stencildikte

Er wordt gesuggereerd dat stencilmateriaal roestvrij is, terwijl de etsmethode wordt voorgesteld als lasersnijden. Elektrolytisch polijsten wordt uitgevoerd op de wand van het gat, zodat de wand van het gat glad is met minder wrijving, wat gunstig is voor het uit de vorm halen en vormen van soldeerpasta.

Stencildikte speelt een beslissende rol in de hoeveelheid soldeerpasta die op PCB wordt afgedrukt. Ofwel te veel of te weinig soldeerpasta zal leiden tot het ontstaan ​​van defecten tijdens het reflow-solderen. Te veel soldeerpasta heeft de neiging om overbrugging te veroorzaken, terwijl te weinig soldeerpasta de neiging heeft om open solderen te veroorzaken. Er wordt gesuggereerd dat fine-line QFN-componenten (pitch is 0,4 mm hieronder) afhankelijk zijn van stencils met een dikte in het bereik van 0,12 mm tot 0,13 mm en QFN-componenten met grote tussenruimte (pitch is 0,4 mm hierboven) afhankelijk van stencils met een dikte in het bereik van 0,15 mm tot 0,2 mm.

• Stencilinspectie

Stencil moet zorgvuldig worden geïnspecteerd voorafgaand aan authentieke SMT-montage met de volgende inspectie-items:
a. Visuele inspectie moet worden opgepakt om de vlakheid van het uitrekken te inspecteren en ervoor te zorgen dat de opening zich in het midden van het sjabloon bevindt.
b. Visuele inspectie moet worden uitgevoerd om te verzekeren dat de openingsposities van de stencils compatibel zijn met PCB-pads.
c. De grootte van de sjabloonopening (lengte, breedte) moet worden gecontroleerd.
d. Microscoop wordt gebruikt om de gladheid van de opening van de muur en het sjabloonoppervlak te inspecteren.
e. Tensiometer wordt gebruikt om stencilspanning te meten.
f. De dikte van het sjabloon moet worden gevalideerd door het printresultaat van de soldeerpasta.

Bestel een stencil van hoge kwaliteit bij PCBCart, gewoon online

PCBCart levert hoogwaardige en kosteneffectieve roestvrijstalen stencils aan klanten om bij te dragen aan een hoge betrouwbaarheid en functionaliteit van eindproducten. We hebben een gebruiksvriendelijk stencil online Offerte- en Bestelsysteem waarop u eenvoudig offertes over stencils kunt maken door een aantal parameters in te vullen en vervolgens direct te bestellen nadat u alles heeft bevestigd.

Handige bronnen:
• PCBCart biedt lasersjablonen aan. Koop alleen stencil of koop met PCB's
• PCBCart produceert PCB's met IPC Klasse 3-normen
• PCBCart-functies Geavanceerde PCB-assemblageservice - meerdere opties met toegevoegde waarde
• Componenten Souring-service van PCBCart - NEE Nagemaakte elektronische componenten
• Bestandsvereisten voor efficiënte en soepele PCB-productie