QFN封装的PCB焊盘和网板设计

5 3今日电子 2005年 10月 专题特写: 制程技术/材料 QFN封装的 PCB焊盘和网板 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 烽火通信科技股份有限公司 鲜飞 近几年来 由于QFN封装 Quad Flat No-lead package方形扁平无 引脚封装 具有良好的电和热性能 体 积小 重量轻 其应用正在快速增长 采 用微型引线框架的QFN封装称为MLF Micro Lead Frame微引线框架 封 装 QFN封装和CSPChip Size Package芯片尺寸封装 有些相似 但 元件底部没有焊球 与PCB的电气和机 械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏经 过回流焊形成的焊点来实现的 QFN封 装对 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 提出了新的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 本文将对 PCB焊盘和印刷网板设计进行探讨 QFN封装的特点 QFN是一种无引脚封装 呈正方形 或矩形 封装底部中央位置有一个大面 积裸露焊盘用来导热 围绕大焊盘的封 装四周有实现电气连接的导电焊盘 由 于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP 封装那样具有鸥翼状引线 内部引脚与 焊盘之间的导电路径短 自感系数以及 封装体内布线电阻很低 所以它能提供 卓越的电性能 此外 它还通过外露的 引线框架焊盘提供了出色的散热性能 该焊盘具有直接散热通 道 用于释放封装内的 热量 通常将散热焊盘 直接焊接在电路板上 PCB中的散热过孔有助 于将多余的功耗扩散到 铜接地板中 从而吸收 多余的热量 图1显示了 这种采用PCB焊接的外 露散热焊盘的封装 由于体积小 重量 轻 以及极佳的电性能 和热性能 QFN封装特 别适合任何一个对尺 寸 重量和性能都有要 求的应用 与传统的28引脚PLCC封装 相比 32引脚QFN封装的面积 5mm 5mm缩小了84%厚度 0.9mm 降低了80%重量 0.06g减轻了95% 电子封装寄生效应也降低了50%所以 非常适合应用在手机 数码相机 PDA 及其他便携电子设备的高密度PCB上 PCB焊盘设计 QFN的焊盘设计主要包含以下三个 方面 周边引脚的焊盘设计 中间热焊 盘及过孔的设计和对PCB阻焊层结构 的考虑 图 1 外露散热焊盘的QFN封装 图 2 PCB焊盘的设计尺寸 万方数据 今日电子 2005年 10月5 4 1 周边引脚的焊盘设计 对于QFN封装 PCB的焊盘可采 用与全引脚封装一样的设计 周边引脚 的焊盘设计尺寸如图2所示 在图中 尺 寸Zmax为焊盘引脚外侧最大尺寸 Gmin 是焊盘引脚内侧最小尺寸 D2t为散热 焊盘尺寸 X Y是焊盘的宽度和长度 MLF封装的焊盘的公差分析包括 元件公差 印制板制造公差和贴装设备 的精度 这类问题的分析IPC已建立了 一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 程序 根据这个程序可计算得 出各种MLF元件推荐的焊盘尺寸 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 列出了一些常见的引脚间距为0.5mm 的QFN封装的PCB焊盘设计尺寸 2 散热焊盘和散热过孔设计 QFN封装具有优异的热性能 主要 是因为封装底部有大面积散热焊盘 为 了能有效地将热量从芯片传导到PCB 上 PCB底部必须设计与之相对应的散 热焊盘和散热过孔 散热焊盘提供了可 靠的焊接面积 过孔提供了散热途径 通常散热焊盘的尺寸至少和元件暴 露焊盘相匹配 然而还需考虑各种其他 因素 如避免和周边焊盘的桥接等 所 以热焊盘尺寸需要修订 具体尺寸如表 1所示 散热过孔的数量及尺寸取决于封装 的应用情况 芯片功率大小 以及电性 能的要求 建议散热过孔的间距在1.0 1.2mm过孔尺寸在0.30.33mm散 热过孔有4种设计形式 使用干膜阻焊膜 从过孔顶部或底部阻焊 使用液态感光 LPI阻焊膜从底部填充 或者采用 贯 通孔 如图3所示 上述方法各有利弊 从顶部阻焊对控制气孔的产生比较好 但PCB顶面的阻焊层会阻碍焊膏印刷 底边的阻焊和底部填充由于气体的外逸 会产生大的气孔 覆盖2个热过孔 对热 性能方面有不利的影响 贯通孔允许焊 料流进过孔 减小了气孔的尺寸 但元 件底部焊盘上的焊料会减少 散热过孔 设计要根据具体情况而定 建议使用顶 部或底部阻焊 回流焊曲线和峰值温度对气孔的形 成也有很大的影响 经过多次实验发 现 在底部填充的热焊盘区域 当峰值 回流温度从210增加到215220 时 气孔减少 对于贯通孔 PCB底部 的焊料流出随回流温度的降低而减少 3 阻焊层的结构 建议使用NSMD阻焊层 阻焊层开 口应比焊盘开口大120150m 即焊 盘铜箔到阻焊层的间隙有6075 m 这样允许阻焊层有一个制造公差 通常 这个公差在5065 m之间 当引脚间 距小于0.5mm时 引脚之间的阻焊可以 省略 网板设计 能否得到完美 可靠的焊点 印刷网 板设计是关键的第一步 四周焊盘网板 开口尺寸和网板的厚度的选取有直接的 关系 一般较厚的网板可以采用开口尺 寸略小于焊盘尺寸的设计 而较薄的网 表1 PCB焊盘设计尺寸 单位 mm 尺寸 引脚数 每边引脚数 Xmax Yref Gmin Zmax D2tmax 3 3 8 2 0.28 0.96 1.39 3.31 1.09 3 3 12 3 0.28 0.94 1.43 3.31 1.13 3 3 16 4 0.28 0.69 1.93 3.31 1.63 4 4 20 5 0.28 0.94 2.43 4.31 2.13 4 4 24 6 0.28 0.69 2.93 4.31 2.63 5 5 28 7 0.28 0.94 3.43 5.31 3.13 5 5 32 8 0.28 0.69 3.93 5.31 3.63 6 6 36 9 0.28 0.94 4.43 6.31 4.13 6 6 40 10 0.28 0.69 4.93 6.31 4.63 7 7 44 11 0.28 0.94 5.43 7.31 5.13 7 7 48 12 0.28 0.69 5.93 7.31 5.63 8 8 52 13 0.28 0.94 6.43 8.31 6.13 8 8 56 14 0.28 0.69 6.93 8.31 6.63 9 9 60 15 0.28 0.94 7.43 9.31 7.13 9 9 64 16 0.28 0.69 7.93 9.31 7.63 10 10 68 17 0.38 0.94 8.4310.318.13 图 3 散热过孔的4种设计形式 图 4 网板开口设计 专题特写: 制程技术/材料 万方数据 5 5今日电子 2005年 10月 板开口尺寸可设计到1:1推荐使用激光 制作开口并经过电抛光处理的网板 1 周边焊盘的网板设计 网板的厚度决定了印刷在PCB上的 焊膏量 太多的焊膏将会导致回流焊接 时桥连 所以建议0.5mm间距的QFN 封装使用0.12mm厚度的网板 0.65mm 间距的QFN封装使用0.15mm厚度的网 板 网板开口尺寸可适当比焊盘小一些 以减少焊接桥连的发生 如图4所示 2 散热焊盘的网板设计 当芯片底部的暴露焊盘和PCB上 的热焊盘进行焊接时 热过孔和大尺寸 焊盘中的气体将会向外溢出 产生一定 的气孔 因此如果焊膏面积太大 会产 生各种缺陷 如溅射和焊球等 但是 消除这些气孔几乎是不可能的 只有将 气孔减至最小 在热焊盘区域网板设计 EPC 专题特写: 制程技术/材料 时 要经过仔细考虑 建议在该区域开 多个小的开口 而不是一个大开口 典 型值为50%80%的焊膏覆盖量 实践 证明 50 m的焊点厚度对改善板级可 靠性很有帮助 为了达到这一厚度 建 议对于底部填充热过孔设计的焊膏厚度 至少50%以上 对于贯通孔 覆盖率至 少75%以上 万方数据 QFN封装的PCB焊盘和网板设计 作者： 鲜飞 作者单位： 烽火通信科技股份有限公司 刊名： 今日电子 英文刊名： ELECTRONIC PRODUCTS CHINA 年，卷(期)： 2005(10) 被引用次数： 2次 引证文献(2条) 1.阮波 QFN封装器件返修工艺研究[期刊论文]-科技风 2010(18) 2.罗海萍.王虎奇.唐清春 四边扁平无引脚QFN封装的探究[期刊论文]-广西轻工业 2009(9) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jrdz200510015.aspx