PCB-assemblage optimaliseren: schabloon-ontwerprichtlijnen voor QFN-componenten

QFN-verpakking

Recente jaren hebben wijdverspreide toepassingen van QFN (Quad Flat No-lead) verpakkingscomponenten getuigd vanwege hun uitgebreide voordelen, inclusief uitstekende elektrische en thermische prestaties, licht gewicht en kleine grootte. Als no-lead verpakking, hebben QFN-componenten tal van aandacht van de industrie ontvangen omdat ze lage inductie tussen leads vertonen. QFN-verpakkingscomponenten hebben vierkante of rechthoekige vorm wier verpakkingsvormen vergelijkbaar zijn met die van BGA (Ball Grid Array) verpakkingscomponenten. Anders dan BGA, heeft QFN geen soldeerballen aan de onderkant en de elektrische en mechanische verbinding met andere componenten wordt bereikt door soldeerjoints die gegenereerd worden door reflow-solderen, vóór welke soldeerpasta op pads op het oppervlak van de printplaat (PCB) moet worden geprint.

Soldeerpasta-printen is zo'n significante fase tijdens PCBA (Printed Circuit Board Assembly) proces dat het de finale kwaliteit en prestaties van assemblage verder bepaalt. Soldeerpasta-printen kan nooit soepel of nauwkeurig worden uitgevoerd tenzij geschikte schablonen worden ontworpen en gebruikt, wat de reden is waarom dit artikel is gegenereerd.

Schabloon-ontwerp

Soldeerpasta-printen speelt zo'n essentiële rol in surface mount assembly (SMA) en elektronische assemblagetechnologie dat de kwaliteit van soldeerpasta-printen door schabloon direct geassocieerd is met First Time Yield (FTY) van surface mount elektronische/elektrische component solderen. Het is geconcludeerd dat 60% tot 70% van solderdefecten afkomstig zijn van lage kwaliteit van soldeerpasta-printen uitgevoerd door schabloon. Daarom is het noodzakelijk om uitgebreide studie te implementeren op alle aspecten betreffende soldeerpasta-printen door schabloontechnologie.

Wat schabloon-ontwerp betreft, is uitstekende opening het eerste element dat optimale en betrouwbare soldeerjoints garandeert.

Schabloon-frame-ontwerp

Schabloon-frame wordt meestal gemaakt van aluminiumlegering met een grootte compatibel met parameters van printer. Automatische fabricatie vereist dat schabloon op productielijn moet gaan en de grootte van schabloon moet geaccepteerd worden door printer. Noch te grote noch te kleine grootte kan soepel fabricage drijven.

Schabloon-rek-ontwerp

Rekken verwijst naar het proces waarin roestvrij schabloonplaat aan frame wordt gehecht. Lijm en aluminium plakband worden meestal gebruikt bij rekken. Lijmmiddel wordt eerst aangebracht op de verbinding van aluminiumlegering frame en roestvrij schabloonplaat en daarna wordt een beschermende coating gelijkmatig afgeschraapt. Tijdens rekproces moet een interne afstand van 25 mm tot 50 mm worden gelaten tussen roestvrij schabloonplaat en frame om uitstekende vlakheid en rek tijdens soldeerpasta-printen te garanderen. Een nieuw geproduceerde schabloon moet de spanning in het bereik van 40 tot 50 N per centimeter behouden.

Schabloon-fiducial-mark-ontwerp

Automatische positionering moet worden uitgevoerd door printer tijdens automatische productielijn, zodat schabloon fiducial marks moet bevatten. Fiducial-mark-ontwerp is gebaseerd op afmetingen van marks in Gerber-bestand van PCB en opening wordt ingesteld op verhouding 1:1 met etsen uitgevoerd aan de achterkant van schabloon. Over het algemeen zijn ten minste twee fiducial marks vereist op een schabloon aan twee tegenoverliggende hoeken.

Schabloon-ontwerp voor I/O-pads rond QFN-componenten

Schabloonopening-grootte moet equivalent zijn aan die van perifeer I/O-pads, zodat dergelijke opening-grootte in staat is om soldeerjoints te vormen met een soldeerpasta-hoogte van 50 tot 75 μm na reflow-solderen rond pad. Wat fijn-lijn QFN-componenten betreft, met name die welke I/O-pitch minder dan 0,4 mm hebben, moet schabloonopening-breedte iets worden verminderd dan PCB-pads om brugvorming tussen omringende I/O-pads te vermijden. Schabloonopening-verhouding tussen breedte en dikte (W/T) moet meer dan 1,5 zijn.

Schabloon-ontwerp voor centrale thermische-afvoering pads van QFN-componenten

Ongepast centraal pad voor warmteafvoering opening-ontwerp zal allerlei defecten veroorzaken. Wanneer QFN-componenten door reflow-solderen gaan, zal soldeerpasta op grote pads smelten met smeltende flux die enige lucht genereert die over loopt, wat leidt tot problemen zoals luchtholtes, naaldgaten, soldeerspat en soldeerballen. Hoewel het bijna onmogelijk is om die problemen te elimineren, kan hun slechte effect worden verminderd door enkele maatregelen. Bijvoorbeeld: meerdere kleine mesh-opening-array wordt gekozen in plaats van een grote opening. De vorm van elke kleine opening kan cirkel of vierkant zijn, zolang 50% tot 80% van pads voor centrale warmteafvoering bedekt zijn door soldeerpasta, wat een soldeerpasta-hoogte van 50 tot 75 μm zal garanderen.

Schabloon-categorie en schabloon-dikte

Schabloonmateriaal wordt voorgesteld roestvrij te zijn, terwijl etsmethode gelaserde snijden wordt voorgesteld. Elektrolytische polijsting wordt uitgevoerd op gatwand, zodat gatwand glad zal zijn met wrijving verminderd, gunstig voor soldeerpasta demoulding en moulding.

Schabloon-dikte speelt een beslissende rol in soldeerpasta-hoeveelheid geprint op PCB. Zowel te veel als te weinig soldeerpasta zal leiden tot defectgeneratie tijdens reflow-solderen. Te veel soldeerpasta neigt tot brugvorming, terwijl te weinig soldeerpasta neigt tot open solderen. Voorgesteld wordt dat fijn-lijn QFN-componenten (pitch 0,4 mm of lager) afhankelijk zijn van schablonen met dikte in het bereik van 0,12 mm tot 0,13 mm en grote-pitch QFN-componenten (pitch 0,4 mm of hoger) afhankelijk zijn van schablonen met dikte in het bereik van 0,15 mm tot 0,2 mm.

Schabloon-inspectie

Schabloon moet zorgvuldig worden geïnspecteerd vóór authentieke SMT-assemblage met de volgende inspectie-items:
a. Visuele inspectie om de vlakheid van rekken te inspecteren en te verzekeren dat opening in het midden van schabloon ligt.
b. Visuele inspectie om te garanderen dat schabloonopening-posities compatibel zijn met PCB-pads.
c. Schabloonopening-grootte (lengte, breedte) moet worden geïnspecteerd.
d. Microscoop wordt gebruikt om de gladheid van opening-gatwand en schabloon-oppervlak te inspecteren.
e. Tensometer wordt gebruikt om schabloon-spanning te meten.
f. Schabloon-dikte moet worden gevalideerd door soldeerpasta-printresultaat.

Bestel hoogwaardige schabloon van PCBCart gewoon online

PCBCart levert hoogwaardige en kosteneffectieve roestvrije schablonen aan klanten om bij te dragen aan hoge betrouwbaarheid en functionaliteit van eindproducten. Wij hebben een gebruiksvriendelijk online offerte- en bestelsysteem voor schablonen waarop u eenvoudig offertes over schablonen kunt maken door een paar parameters in te vullen en direct te bestellen na bevestiging van alles.

Nuttige bronnen

• PCBCart biedt Laser Schablonen. Alleen schabloon kopen of kopen met PCB's
• PCBCart produceert PCB's met IPC Class 3 standaarden
• PCBCart heeft geavanceerde PCB-assemblageservice – Meerdere toegevoegde waarde opties
• Componenten Inkoopservice van PCBCart – GEEN namakende elektronische componenten
• Bestandsvereisten voor efficiënte en soepel PCB-fabricage