Dengan perkembangan teknologi pembungkusan komponen elektronik ke arah miniatur, ringan dan berprestasi tinggi, peningkatan ketumpatan fungsi komponen dan pengurangan jarak antara terminal input dan terminal output telah menjadi satu trend pembangunan komponen elektronik, yang paling jelas ditunjukkan oleh teknologi pemasangan automatik yang dicirikan olehSMT (teknologi pemasangan permukaan). Untuk melaksanakan pemasangan permukaan komponen, langkah pertama ialah menghasilkan pad yang sepadan pada PCB supaya PCB berstruktur dapat diperoleh. Kemudian, teknologi percetakan stensil digunakan untuk menyalut pes pateri pada permukaan pad PCB. Akhirnya, pemanasan dijalankan untuk menukarkan pes pateri menjadi cecair yang membentuk jambatan cecair antara pin komponen dan pad PCB. Di bawah pengaruh topeng pateri pada PCB, pes pateri yang mencair dihadkan dalam kawasan pad pateri yang sepadan bagi mengelakkan pembentukan jambatan antara sambungan pateri supaya pemasangan automatik cip pada PCB dapat dilaksanakan. Mengikut jenis pakej yang berbeza, pad pateri berbentuk bulat dan segi empat tepat adalah yang utama dipilih, iaitu,BGA (susunan grid bebola)dan pakej QFN (quad flat no-lead). Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang BGA, hanya EMPAT langkah sudah memadai.
Wiki QFN
Berbanding dengan komponen lain yang mempunyai jenis pakej berbeza, pakej QFN direka untuk dipateri terus pada substrat PCB atau FPC. Ia mampu menawarkan pelesapan haba yang lebih baik kerana pad logam terdedah di bahagian bawahnya. Selain itu, pakej QFN mempunyai prestasi elektrik yang sangat baik kerana pinnya lebih pendek berbanding komponen dengan pakej lanjutan. Oleh itu, adalah sangat penting untuk mereka bentuk pad QFN pada PCB supaya kebolehpercayaan dan prestasi PCB yang tinggi dapat dikekalkan dan dipastikan.
Sudut Pembasahan
Oleh kerana saiz pin QFN dan jarak antara pin adalah agak kecil, jambatan sambungan pateri atau pematerian palsu mungkin berlaku disebabkan oleh ketepatan jumlah salutan pes timah. Oleh itu, reka bentuk yang munasabah pada saiz pad PCB berdasarkan ketebalan stensil (h0) sangat membantu kepada kadar kejayaan pematerian. Andaikan sudut pembasahan timah pateri pada pad pateri (θa) ialah 30° dan sudut pembasahan timah pateri pada topeng pateri (θr) ialah 160°. Jika kekasaran permukaan pad diabaikan, sudut pembasahan boleh dianggap secara anggaran sebagai sudut mara atau surut bagi garis sentuhan tiga fasa. Selaras dengan kraf pematerian praktikal komponen QFN, kawalan yang munasabah ke atas lengkung suhu pematerian aliran semula di bawah keadaan ideal dengan timah pateri cair sepenuhnya dan permukaan pad dibasahi mampu kedua-duanya memastikan kecekapan pematerian dan membantu komponen mencapai keseimbangan pematerian pemasangan automatik. Jika pad direka bentuk dengan munasabah, keadaan ideal bagi sambungan pateri bukan sahaja memenuhi keperluan prestasi elektrik PCB dan sambungan mekanikal, tetapi juga mengelakkan kegagalan sambungan pateri seperti jambatan dan pematerian palsu. Sehubungan itu, keadaan sambungan pateri perlu memenuhi formula berikut:
a. Apabila sambungan pateri di dalam QFN diagihkan sepenuhnya pada pad PCB,θa≤θj(Zu)≤θr,θj(0)=30°x3(0)=x4(0)=Dx4
b. Apabila timah di luar QFN sedang membesar pada pad sisi,
(1)θj(Zu)=θs3+90°θ4(0)=30°θ3(0)=30°
(2)x3(0)=x4(0)=Dx4(0),x3(Zu)=0.
Reka Bentuk Pad
Dalam formula ini,θs3adalah sama denganθakedua-duanya ialah sudut pembasahan timah pateri pada pad sisi.
Dalam arah menegak, persamaan keseimbangan statik bagi cecair penghubung ialah:
PdLy(x3(0)-x4(0)+Lx)+Wz-[T(x3(0)-x4(0)+Lx)(sinθ2(0)+sinθ1(0))+TLy(sinθ3(0)+sinθ4(0))]-ρgV0=0
Keamatan tekanan di bahagian bawah sambungan pateri (Pd) ialah:Pd=[T(x3(0)-x4(0)+Lx)(sinθ2(0)+sinθ1(0))+TLy(sinθ3(0)+sinθ4(0))+ρgV0-Wz]/[Ly(x3(0)-x4(0)+Lx)]
Dalam formula ini,ρmerujuk kepada ketumpatan cecair timah pateri; T merujuk kepada ketegangan permukaan cecair sambungan pateri;x3(0) danx4(0) merujuk kepada gelinciran dua hujung sambungan pateri cecair pada pad pateri bawah yang berkeadaan cecair;θ1(0) danθ2(0) merujuk kepada sudut sentuhan pada kedua-dua belah yang dibentuk oleh antara muka cecair-gas pada kedua-dua belah sambungan pateri dan permukaan pad bawah sementaraθ3(0) danθ4(0) merujuk kepada sudut sentuhan pada kedua-dua hujung yang dibentuk oleh antara muka cecair-gas pada kedua-dua sisi;V0merujuk kepada isipadu sambungan pateri;Wzmerujuk kepada daya yang dikenakan oleh pad pada hujung cip dan sambungan pateri dalam arah menegak.
Di bawah had formula (1) dan (2), lengkung rangka bagi sambungan pateri boleh menjadikan syarat sempadan pada hujung atas sambungan pateri setara dengan syarat awal berdasarkan kaedah berkesan bagi penyelesaian kepada nilai awal. Oleh kerana penyelesaian kepada nilai awal tidak mampu memenuhi keperluan bahawazadalah sama dengan 0, ia ditukarkan kepada isu setara dari segi peminimuman fungsi objektif yang ditunjukkan dalam Persamaan (3).
Fungsi objektif yang diminimumkan ini boleh digunakan untuk menentukan saiz reka bentuk pad yang idealDx4.
Selain itu, ciri geometri sudut balutan tim pada pad PCB perlu diambil kira. Sehubungan itu, saiz pengembangan pad harus mematuhi kira-kira persamaan di bawah:
Dalam persamaan ini,Dhmerujuk kepada ketebalan pad sisi terdedah di luar cip. Melalui pengoptimuman pembolehubah tersirat, keperluan ralat yang dijangka dipenuhi oleh fungsi objektif dan saiz reka bentuk pad di bahagian dalam dan luarDx4&Dx3) boleh dikira dengan memenuhi keperluan nilai sisi di hujung bawah.
Kaedah ini memastikan bahawa pad yang sesuai untuk QFN dapat direka bentuk dengan baik bagi mencapai prestasi elektrik yang tinggi bagi kedua-dua komponen ini dan PCB. Kemudian, dengan profesional dan berkelayakankeupayaan pemasangan, PCBCart mampu mengubah reka bentuk ideal anda menjadi kenyataan.
