QFN封裝(zhuāng)在SMT的焊接品質
QFN (Quad Flat No leads，四方(fāng)平麵(miàn)無引(yǐn)腳封裝(zhuāng))在(zài)現今(jīn)電子(zǐ)業(yè)界的IC封裝(zhuāng)當中似(sì)乎(hū)有越(yuè)來(lái)越普(pǔ)遍(biàn)的(dí)趨(qū)勢，QFN的優點是(shì)體積(jī)小，足以媲美(měi)CSP(Chip Scale Package)封(fēng)裝，而且成(chéng)本也相(xiāng)對便(biàn)宜，IC的生(shēng)產(chǎn)製(zhì)程良率也蠻高的，還能為(wéi)高速和(hé)電源(yuán)管理電路(lù)提供(gōng)較佳的(dí)共麵性(xìng)以及散熱(rè)能(néng)力等優點。此外(wài)，QFN封(fēng)裝不(bù)必從四側引出接腳，因此電(diàn)氣效能更勝引(yǐn)綫(xiàn)封(fēng)裝必須從(cóng)側(cè)麵(miàn)引出(chū)多(duō)接(jiē)腳(jiǎo)的SO等傳統封裝 IC。
盡管(guǎn)QFN封裝有這麽(mó)多的(dí)電(diàn)氣(qì)及使(shǐ)用上(shàng)的優(yōu)點(diǎn)，但它卻(què)給(gěi)電路板組(zǔ)裝(zhuāng)廠(chǎng)帶(dài)來不(bù)少的焊接(jiē)品(pǐn)質衝擊，因(yīn)為(wéi) QFN 的(dí)無(wú)引腳設計，一般很難(nán)從其外(wài)觀的焊錫點(diǎn)來(lái)判斷(duàn)其焊(hàn)錫性是否(fǒu)良(liáng)好(hǎo)，雖(suī)然 QFN 的封(fēng)裝(zhuāng)側麵(miàn)仍留有(yǒu)焊(hàn)腳，但有(yǒu)些 IC封裝業者隻是把【Lead-frame(導綫架)】切(qiē)斷露出其切斷(duàn)麵(miàn)，並(bìng)沒有再(zài)加(jiā)以(yǐ)電鍍處理，所以基(jī)本(běn)上(shàng)QFN側(cè)麵的吃(chī)錫就(jiù)不太容易，再加(jiā)上(shàng)保(bǎo)存一(yī)段(duàn)時(shí)間(jiān)後切斷麵(miàn)容(róng)易氧化，更造成側(cè)麵上錫(xī)的困難。
▼ QFN 的(dí)側麵焊腳(jiǎo)為導(dǎo)綫(xiàn)架(jià)(lead frame)的切斷麵(miàn)，並無(wú)電(diàn)鍍層。
QFN 吃錫(xī)標準
其(qí)實(shí)在(zài) IPC-A-610D, Section 8.2.13 Plastic Quad Flat Pack No Leads (PQFN) 的規範中(zhōng)，並未明確定義(yì) QFN 的側(cè)邊(biān)吃(chī)錫(xī)一(yī)定(dìng)要有平滑的(dí)圓弧(hú)形曲綫出(chū)現。
There are some package configurations that have no toe exposed or do not have a continuous solderable surface on the exposed toe on the exterior of the package and a toe fillet will not form.
也就是(shì)說(shuō)QFN的(dí)焊(hàn)接其實可以不用管(guǎn)側(cè)邊(biān)的(dí)焊(hàn)接(jiē)狀況(kuàng)，隻要確保(bǎo)QFN焊(hàn)腳底(dǐ)部及正底部的散(sàn)熱(rè)片(piàn)位置(zhì)真(zhēn)正(zhèng)的吃(chī)錫(xī)部份就可(kě)以(yǐ)了(liǎo)。QFN底(dǐ)部焊(hàn)腳的吃(chī)錫其(qí)實可以想(xiǎng)像成BGA，所以(yǐ)建(jiàn)議(yì)應(yīng)該可以參(cān)考(kǎo) IPC-A-610D, Section 8.2.12 Plastic BGA 的標準，至(zhì)於(yú)中(zhōng)間接地焊(hàn)墊(diàn)的吃錫可能(néng)得視各家的設(shè)計(jì)而定(dìng)。
▼ QFN側(cè)邊(biān)焊腳吃錫(xī)雖然(rán)不(bù)好，但(dàn)因(yīn)為其底(dǐ)麵(miàn)吃錫良好(hǎo)，所(suǒ)以電(diàn)氣特(tè)性(xìng)仍(réng)然良(liáng)好。
▼ QFN側(cè)邊(biān)焊腳(jiǎo)吃錫(xī)良好。
QFN 焊錫(xī)性檢查及(jí)測(cè)試(shì)
就(jiù)如(rú)同BGA的(dí)焊錫(xī)檢查(chá)標(biāo)準(zhǔn)，目(mù)前(qián)QFN封裝(zhuāng)的焊(hàn)錫檢(jiǎn)查除了(liǎo)用電測(In-Circuit-Test，Function Verification Test) 來(lái)偵測其功能(néng)之(zhī)外，一般也(yě)會佐以光(guāng)學(xué)儀器(qì)或X-ray來檢(jiǎn)查(chá)其(qí)焊錫(xī)的(dí)開(kāi)，短路等不(bù)良(liáng)現(xiàn)象(xiàng)。老(lǎo)實說 X-Ray 的等(děng)級不夠好的(dí)話，還真的不是很(hěn)容(róng)易(yì)檢查出(chū)來QFN的焊錫問(wèn)題(tí)。如果(guǒ)無論(lùn)如何還(huán)是(shì)找(zhǎo)出(chū)焊(hàn)錫(xī)性(xìng)的(dí)問(wèn)題(tí)，最(zuì)後隻(zhī)能(néng)使(shǐ)用(yòng)切(qiē)片(Micro-section)或用(yòng)滲(shèn)透(tòu)染紅(hóng)試驗(yàn) (Red Dye Penetration Test)查(chá)看(kàn)BGA焊(hàn)錫(xī)等破(pò)壞(huài)性(xìng)實(shí)驗來(lái)檢查。
▼這(zhè)張圖(tú)片(piàn)來(lái)自網(wǎng)路，使用X-Ray檢(jiǎn)查QFN焊錫(xī)。
▼這張圖片來(lái)自網(wǎng)路，使(shǐ)用 X-Ray 檢查(chá) QFN 焊(hàn)錫，疑似焊(hàn)接不(bù)良。
QFN 空焊的(dí)可能解決方法
當發(fā)現(xiàn)QFN有(yǒu)空焊時應該(gāi)先澄(chéng)清(qīng)是否(fǒu)為零件氧(yǎng)化問題(tí)，可以(yǐ)把(bǎ)零件(jiàn)拿(ná)去作(zuò)一(yī)下沾錫性實驗來(lái)作(zuò)確認，再(zài)來(lái)要判斷(duàn)是否(fǒu)有固(gù)定焊(hàn)腳(jiǎo)空焊的問題，一般接地(dì)腳比(bǐ)較(jiào)容易(yì)產生空(kōng)焊，可以考慮(lǜ)變更電路(lù)板(bǎn)的佈綫設計(jì)，在(zài)電(diàn)路板的(dí)綫路(trace)上(shàng)增加(jiā)熱(rè)阻(zǔ)(thermal relief)墊(diàn)來(lái)減(jiǎn)少(shǎo)焊(hàn)腳大(dà)麵(miàn)積(jī)直(zhí)接接地的(dí)比率，這樣可以(yǐ)延緩熱(rè)量散失(shī)的速(sù)度(dù)。（所謂「熱(rè)阻」就是把接(jiē)地的綫(xiàn)路寬(kuān)度(dù)縮(suō)小(xiǎo)，讓(ràng)熱能不要(yào)馬(mǎ)上傳(chuán)導到整片(piàn)的(dí)接(jiē)地大(dà)銅(tóng)片。）
也可以試著調整(zhěng)爐(lú)溫(reflow profile)，或改為斜(xié)升式迴(huí)流(liú)焊曲綫(xiàn)(slumping type)以(yǐ)減少錫膏在(zài)預熱時吸收過(guò)多熱(rè)量(liáng)的(dí)問題。
參(cān)考閱讀： 迴流焊(hàn)的溫度曲綫 Reflow Profile
曾(zēng)經(jīng)發現有QFN底(dǐ)部中間的接地(dì)焊(hàn)墊上(shàng)印刷過(guò)多錫(xī)膏，當零件流(liú)過(guò)迴(huí)流焊時造成(chéng)零(líng)件(jiàn)浮起(qǐ)形成(chéng)空焊(hàn)的(dí)問(wèn)題(tí)，這時候(hòu)可以考(kǎo)慮(lǜ)將 QFN 底(dǐ)部中(zhōng)間的接地焊(hàn)墊印(yìn)刷成「田(tián)」字型(xíng)會比(bǐ)整片(piàn)印刷要(yào)來得好，過迴(huí)流焊時(shí)也較(jiào)不(bù)會因(yīn)錫(xī)膏(gāo)全部(bù)熔(róng)融成一(yī)團(tuán)而造成(chéng)零(líng)件浮(fú)動(dòng)的(dí)情形。
參(cān)考閱讀(dú)： 導(dǎo)通孔在墊(diàn)(Vias-in-pad)的處理原則
另外電(diàn)路板的(dí)焊墊(diàn)上(shàng)盡量(liáng)不要有導通(tōng)孔(kǒng)(vias)，中間(jiān)散熱(rè)接(jiē)地墊(diàn)上(shàng)的(dí)通(tōng)孔(vias)也要(yào)盡量(liáng)塞(sāi)孔，否(fǒu)則容易影(yǐng)響(xiǎng)焊(hàn)錫(xī)量及氣泡(pào)的(dí)產生(shēng)，嚴重的(dí)還(huán)可能(néng)導(dǎo)至焊(hàn)接不(bù)良(liáng)。
▼ 通孔(kǒng)(vias)塞孔(kǒng)
深圳(zhèn)市(shì)貼片(piàn)加工廠(chǎng)：加「氮氣」是否(fǒu)可以有效增(zēng)加 QFN 的良率？我隻能說見仁(rén)見智(zhì)，氮(dàn)氣(qì)是可(kě)以(yǐ)防(fáng)止零(líng)件氧化，但能否焊上 QFN 的(dí)側(cè)麵(miàn)焊(hàn)腳(jiǎo)，還是(shì)有待(dài)觀察，況且加氮氣會增加(jiā)成(chéng)本，還(huán)是擺(bǎi)在(zài)最後再考(kǎo)慮就(jiù)好了(liǎo)。