浅谈QFN器件的组装工艺及返修技术

浅谈QFN器件的组装工艺及返修技术

张星星

贵州航天电子科技有限公司 550009

摘要：本文简述了QFN芯片组装过程中各环节的要求，对焊接后的焊点检测及返修的注意事项。

关键词：QFN  贴装  检测   返修

1、前言

QFN是一种全新封装的器件，其焊盘在器件底部，外观呈正方形或矩形，底面中央有一个大面积裸露焊端用来导热。QFN器件具有体积小重量轻，自感应系数小的特点，有良好的导热性能和电性能。由于这些优点，故得到了广泛的应用，特别在微波领域的应用优势更为明显。在公司科研生产中，大量采用了先进的QFN封装元器件。但QFN结构特殊，无法采用手工焊接，只能采用回流焊方式进行焊接生产，因此，需要从以下方面对生产工艺进行优化。

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以及散热过孔，散热焊盘提供了可靠的焊接面积，过孔提供了散热途径。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。一般散热过孔的间距为1.0mm～1.2mm，过孔尺寸为0.3mm～0.33mm。散热过孔设计为使用干膜阻焊膜从过孔顶部或底部阻焊。

再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215℃～220℃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、网板设计

为得到完美、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。

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，建议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。

4 QFN焊点的检测与返修

4.1 焊点的检测

由于QFN的焊点是在封装体的下方，并且厚度较薄，X－ray对QFN焊点少锡和开路无法检测，只能依靠外部的焊点情况尽可能地加以判断，但目前有关QFN焊点侧面部分缺陷的断定标准尚未在IPC标准中出现。在暂时没有更多方法的情况下，将会更多倚赖生产后段的测试工位来判断焊接的好坏。

4.2 返修

对QFN的返修，因焊接点完全处在元件封装的底部，桥接、开路、锡球等任何的缺陷都需要将元件移开，因此与BGA的返修多少有些相似。QFN体积小、重量轻、且它们又是被使用在高密度的装配板上，使得返修的难度又大于BGA。

当前，QFN返修仍旧是整个表面贴装工艺中急待发展和提高的一环，尤其须使用焊膏在QFN和印制板间形成可靠的电气和机械连接，确实有一些难度。目前比较可行的涂敷焊膏方法有三种：一是传统的在PCB上用维修小丝网印刷焊膏，二是在高密度装配板的焊盘上点焊膏；三是将焊膏直接印刷在元件的焊盘上。上述方法都需要非常熟练的返修工人来完成这项任务。返修设备的选择也是非常重要的，对QFN既要有非常好的焊接效果，又须防止因热风量太大将元件吹掉。

5 总结

QFN的PCB焊盘设计应遵循IPC的总原则，热焊盘的设计是关键，它起着热传导的作用，不要用阻焊层覆盖，但过孔的设计最好阻焊。对热焊盘的网板设计时，一定考虑焊膏的释放量在50％～80％范围内，究竟多少为宜，与过孔的阻焊层有关，焊接时的过孔不可避免，调整好温度曲线，使气孔减至最小。QFN封装是一种新型封装，无论是从PCB设计、工艺还是检测返修等方面都需要我们做更深入的研究。

参考文献

顾霭云，罗道军，王瑞庭。表面组装技术(SMT)通用工艺与无铅工艺实施。电子工业出版社。