Pad terma QFN terbentuk rongga kerana sambungan pateri yang lebar dan rata di bawah pakej dengan hampir tiada jarak pelekap tidak memberikan sebarang laluan untuk fluks yang meruap keluar. Penyelesaian yang benar-benar memberi kesan terletak pada bahagian bentangan dan stenstil: bahagikan bukaan pes kepada corak tingkap, tentukan awal bagaimana via terma akan dikendalikan, dan tentukan saiz pemendapan di sekeliling komponen padang-terhalus pada papan. Profil pematerian semula membantu, tetapi jarang sekali dapat menyelamatkan pad yang direka untuk memerangkap gas.
Mengapa pad terma QFN menjadi berongga?
Kebanyakan kekosongan pad terma ialah bahan meruap fluks yang terperangkap, dan reka bentuk pad menentukan berapa banyak gas itu boleh keluar sebelum pateri menutupinya.
Apabila papan menjadi panas, pelarut dan hasil sampingan pengaktif akan mendidih dan tersejat. Di bawah kaki berpadang 0.5 mm, sambungannya sangat kecil dan gas keluar ke sisi hampir serta-merta. Pad terdedah adalah situasi yang berbeza. Saiznya boleh beberapa milimeter lebar, pakej berada hanya sebahagian kecil milimeter di atas papan, dan pateri cair membasahi pad komponen dan pad PCB pada masa yang sama. Gas yang terhasil berhampiran bahagian tengah mempunyai laluan yang panjang dan semakin sempit ke bahagian tepi, dan sebaik sahaja kelilingnya basah dan tertutup, apa sahaja yang masih terperangkap di dalam akan kekal di situ sebagai rongga.
Beberapa keadaan pada sisi papan menjadikannya jauh lebih teruk. Satu apertur bersaiz penuh mencetak satu lapisan pes tanpa saluran untuk gas bergerak. Lubang via terma yang terbuka memerangkap udara dan lembapan yang diserap, dan apabila pateri mengalir turun melalui tong, ia menolak udara itu naik ke dalam sambungan. Kemasan pad teroksida melambatkan pembasahan dan memberikan lebih banyak masa untuk bahan meruap berkumpul; kajian industri yang diterbitkan tentang kekosongan QFN juga mendapati bahawa kekosongan meningkat dengan setiap laluan reflow tambahan, yang penting apabila QFN diletakkan pada sisi pertama papan dua sisi. Yang terakhir itu mengejutkan orang. Kajian yang sama melaporkan bahawa pengurangan jumlah pes meningkatkan kekosongan, jadi mencetak kurang pes bukanlah penyelesaian dengan sendirinya.
Sejauh mana kekosongan memberi kesan bergantung pada bahagian tersebut. Pada QFN kuasa, pad ialah laluan haba utama dari die ke dalam kuprum, dan kekosongan besar di bawah kawasan panas die akan meningkatkan suhu persambungan. Pada peranti RF, pad yang sama biasanya ialah laluan balik ke bumi, dan kekosongan mengubah laluan bumi yang dimodelkan oleh pereka RF. Dalam kedua‑dua keadaan, lokasi kekosongan adalah hampir sama penting dengan jumlah kawasannya.
Bukaan tingkap: berapa banyak liputan?
Bahagikan bukaan pad terma kepada grid bukaan yang lebih kecil dan cetak liputan seperti yang disyorkan dalam helaian data peranti, yang bagi kebanyakan komponen QFN dan DFN adalah antara kira-kira 50% hingga 80% daripada keluasan pad.
Setiap anak tetingkap mencetak pulau tampalannya sendiri, dan ruang di antara pulau-pulau kekal terbuka cukup lama semasa refluks untuk membenarkan gas keluar sebelum pateri bergabung menjadi satu sambungan. Grid 2×2 adalah biasa pada pad kecil. Pad yang lebih besar biasanya menggunakan 3×3 atau lebih, supaya tiada satu pun anak tetingkap yang cukup besar untuk berkelakuan seperti kepingan besar yang anda cuba elakkan. Kekalkan corak yang simetri terhadap pusat pakej: pemendapan yang tidak sekata menyebabkan pakej senget atau terapung ke satu sisi, dan itu akan muncul sebagai litar terbuka atau jambatan pada pin I/O dan bukannya pada pad itu sendiri.
Di mana anda berada dalam julat itu adalah satu kompromi. Liputan yang lebih tinggi menaikkan pakej dan mengisi pad dengan lebih penuh, tetapi isipadu yang terlalu banyak menyebabkan komponen terapung daripada kakinya. Liputan yang lebih rendah pula memberikan pengudaraan yang lebih baik dan memastikan kaki kekal terlekap, namun ia menyebabkan sambungan kekurangan bahan dan, seperti dinyatakan di atas, tidak dengan boleh dipercayai mengurangkan pembentukan rongga. Kami biasanya bermula daripada angka dalam helaian data. Jika helaian data tidak menyatakannya, kami mencadangkan corak permulaan berdasarkan saiz pad dan susun atur via, kemudian melaraskannya selepas X-ray artikel pertama.
Panel empat segi dengan jejari bucu kecil tertanggal dengan bersih daripadastensil potongan laserTitik bulat meninggalkan saluran yang sedikit lebih terbuka untuk liputan yang sama, dan jalur berjalur sesuai dengan pad yang panjang dan sempit yang terdapat pada DFN dan beberapa pakej kuasa. Berikut cara kami membandingkan corak biasa:
| Corak apertur | Pelepasan gas | Kawalan isipadu dan jarak pemisah | Di mana kami menggunakannya |
|---|---|---|---|
| Pembukaan penuh tunggal | Miskin, tiada saluran melarikan diri | Sukar dikawal; cenderung menyebabkan bahagian terapung | Hanya pad yang sangat kecil sahaja, dan hanya jika helaian data menetapkannya |
| Kisi tingkap berjeriji (anak tingkap persegi) | Baik | Boleh dijangka; liputan mudah dilaras panel demi panel | Lalai untuk kebanyakan pad terma QFN |
| Tatas bulat berjejaring | Baik hingga sangat baik | Sedikit kurang isipadu bagi setiap unit kawasan | Pad dengan banyak via, di mana titik boleh terletak di antara kedudukan via |
| Jalur atau palang | Baik sepanjang arah jalur | Sesuai untuk pelapik yang panjang dan sempit | Pad kuasa DFN, SON dan segi empat tepat |
Satu peraturan yang kami gunakan setiap kali: letakkan jejaring, bukan pad, di atas lokasi via. Pad yang dicetak terus di atas via terbuka akan menyalurkan pes secara langsung ke dalam lubang via.
Vias dalam pad terma: terbuka, ditutup atau diisi?
Vias yang diisi dan dilapisi memberikan sambungan pad terma yang paling boleh dijangka, vias kecil terbuka berfungsi apabila stenstil menghalang pes daripada mengenainya, dan menutup vias dengan topeng pateri pada bahagian komponen ialah pilihan yang kami kurang galakkan.
Tanpa via terma, haba daripada pad hanya tersebar melalui kuprum bahagian atas. Garis panduan susun atur pengeluar IC untuk via terma terbuka lazimnya menyarankan saiz gerudi 0.3 mm atau lebih kecil dengan jarak kira-kira 1 mm, dan helaian data peranti hendaklah menjadi rujukan utama anda untuk bilangan dan penempatannya. Untuk pemasangan, persoalannya ialah apa yang setiap via lakukan terhadap pateri semasa refluks.
| Melalui rawatan | Apa yang berlaku dalam pengaliran semula | Tingkah laku pembuangan air kencing | Kos pengilangan | Pandangan kami |
|---|---|---|---|---|
| Terbuka (tanpa khemah) | Pateri pateri masuk ke dalam tong dan mungkin terjulur di bahagian bawah | Sederhana; udara tong ditolak masuk ke dalam sambungan dan pateri hilang daripada pad | Tiada penambah | Boleh diterima dengan gerudi kecil dan panel yang dikekalkan bebas daripada via |
| Tutup penutup pada bahagian komponen | Kubah topeng berada di bawah pakej dan memerangkap udara | Tinggi; satu ruang kosong cenderung terbentuk di setiap khemah | Rendah | Elakkan |
| Ditutup khemah atau dipalam dari bahagian bawah sahaja | Pateri tidak dapat keluar, tetapi cawan terbuka di bahagian atas menahan udara | Ruang kosong selalunya terletak betul-betul di atas setiap via | Rendah | Lebih baik daripada khemah bumbung, masih satu kompromi |
| Diisi dan ditutup (via-dalam-pad) | Permukaan kuprum rata, tiada tong untuk diserap ke dalamnya | Paling rendah dan paling boleh diulang semula | Langkah tambahan yang hebat | Keutamaan kami untuk bahagian kuasa dan RF dengan banyak via |
IPC-7093 itu sendiri mengesyorkan untuk menutup vias terma bagi menghentikan penyerapan pateri, dan kajian kekosongan yang diterbitkan bersetuju bahawa menyingkirkan bukaan via ialah perubahan tunggal yang paling berkesan. Dengan vias terbuka, kajian yang sama mendapati bahawa cetakan pad terma yang lebih penuh boleh diterima apabila hanya terdapat beberapa via, manakala bilangan via yang tinggi memerlukan cetakan yang dibahagikan supaya gas mempunyai lebih banyak laluan keluar.
Isi-dan-tutup memang memerlukan kos yang lebih tinggi pada peringkat papan, dan pada papan ringkas dengan bajet kuasa yang sederhana, ia jarang berbaloi. Apabila QFN membawa haba yang ketara atau pad tersebut ialah bumi RF, kami biasanya mengesyorkannya. Oleh kerana kami menghasilkan papan kosong dan memasangnya, keputusan itu dibuat sekali sahaja, pada peringkat sebut harga, berbanding denganvia-dalam-padproses dan bukannya dirundingkan antara dua pembekal. Apa pun yang anda pilih, nyatakannya dalam nota fab.
Pertukaran ketebalan stensil dengan kaki padat berjarak halus
Ketebalan foil biasanya ditetapkan oleh komponen dengan padang pin paling halus pada papan litar, bukan oleh pad terma QFN, jadi pad tersebut perlu direka bentuk supaya berfungsi dengan apa sahaja ketebalan yang dibenarkan oleh kaki padang halus.
Apertur sempit pada pin QFN padang halus memerlukan foil nipis supaya pes dapat dilepaskan dengan bersih. Pad terma kemudian mendapatkan isipadunya daripada liputan dan susun atur panel pada ketebalan tersebut. Membuka pad kepada satu apertur besar untuk “mengganti” isipadu akan menjejaskan semua yang telah dilakukan oleh corak tingkap.
Apabila satu foil benar-benar tidak dapat memenuhi kedua-dua keperluan, terdapat tiga laluan praktikal. Yang pertama ialah kekal dalam julat liputan helaian data dan bergerak ke arah hujung atasnya, yang selalunya sudah mencukupi. Yang kedua ialah stenstil berteres dengan kawasan setempat yang lebih tebal atau lebih nipis; ia memerlukan zon larangan antara kawasan berteres dan bukaan bersebelahan supaya pengelap boleh menutup dengan baik, jadi ia sesuai untuk papan yang mempunyai sedikit ruang di sekeliling QFN. Yang ketiga, berguna dalam pengeluaran campuran tinggi, volum rendah apabila stenstil berteres untuk larian pendek sukar untuk dibenarkan, ialah menambah pes pada pad terpilih dengan pencetak jet MYCRONIC kami selepas pencetakan stenstil. Ketebalan foil dan kedalaman teres yang tepat bergantung pada campuran komponen anda dan tetapan pencetak kami, jadi sila sahkan dengan pasukan kejuruteraan kami sebelum anda memuktamadkan lapisan pes.
Tanpa mengira ketebalan yang dipilih, 3D SPI mengukur lapisan sapuan pada setiap papan sebelum penempatan. Papan yang dicetak kurang dikesan di pencetak, bukan pada skrin sinar-X.
Bagaimanakah pembatalan diperiksa?
Rongga pad terma hanya dapat dilihat melalui sinar-X, jadi kami mengukur keluasan rongga dengan sinar-X luar talian pada artikel pertama dan pada sampel yang dipersetujui, dan hasilnya direkodkan bagi papan tersebut dalam Smart MES.
3D AOI dapat melihat hujung kaki timah dan fillet sisi tetapi tiada apa-apa di bawah badan pakej. Dalam imej X-ray pandangan atas, rongga (void) kelihatan sebagai kawasan yang lebih cerah di dalam kawasan pateri yang lebih gelap, dan perisian melaporkan keluasan rongga sebagai peratusan pad. Dua perkara perlu dipersetujui sebelum nombor tersebut membawa apa-apa makna. Satu ialah sama ada laras via dikecualikan daripada pengiraan; via terbuka boleh dikira sebagai rongga jika tiada siapa menapisnya keluar, manakala via terisi akan terimej sebagai pateri. Satu lagi ialah sama ada kriteria ialah jumlah keluasan rongga, rongga tunggal terbesar, atau kedua-duanya. Satu rongga besar di atas titik panas die boleh lebih penting daripada banyak rongga kecil yang bertaburan di sepanjang tepi pad.
Apabila diterima, IPC-7093 (Pelaksanaan Proses Rekaan dan Pemasangan untuk Komponen Penamatan Bawah) memberikan had maksimum umum bagi kekosongan pada pad tengah tetapi membuat penjelasan tambahan: jika kekosongan dengan ketara mengurangkan prestasi terma, had tersebut perlu diperketat dan dinilai mengikut setiap peranti. Komponen berkuasa tinggi yang beroperasi hampir dengan had persimpangannya dan komponen RF berkuasa rendah jarang sekali akan berakhir dengan nilai had yang sama. Dalam amalan, lukisan pemasangan atau nota binaan anda hendaklah menyatakan kedua-dua had dan kaedah pengukuran. Jika tidak dinyatakan, kami akan memintanya semasa semakan DFM.
Apabila keputusan yang diterima lebih teruk daripada yang dipersetujui, kami mengkaji puncanya mengikut turutan tetap: jumlah pes daripada rekod SPI, susun atur kepingan berbanding kedudukan via, rawatan via, dan hanya kemudian profil refluks pada ketuhar JTR-1200D-N kami, terutamanya masa rendaman. Memulakan dengan profil memang menggoda kerana ia cepat diubah, tetapi jarang menyelesaikan masalah susun atur.
Senarai semak susun atur dan stenil QFN
Jalankan semakan ini sebelum mengeluarkan fail Gerber dan lapisan pes.
| Item | Perkara untuk diperiksa | Mengapa ia penting |
|---|---|---|
| Saiz pad terma | Sepadan dengan corak pad datasheet; tidak terlebih besar | Pad yang terlalu besar menarik pateri ke luar dan boleh mengherotkan komponen |
| Jarak penebat pad ke kaki komponen | Topeng web antara pad terma dan hujung dalaman lead mengikut helaian data | Di sinilah jambatan pad-ke-plumbum bermula |
| Pola apertur | Panel tingkap, bintik atau jalur, tiada satu pun terbuka | Memberi gas laluan keluar sebelum sendi tertutup |
| Liputi tampal | Dalam julat helaian data (kebiasaannya sekitar 50–80%) | Mengimbangi pengudaraan, jarak pemisah dan tempat dudukan plumbum |
| Simetri corak | Panel simetri tentang pusat bungkusan | Mengelakkan kecondongan dan pembukaan utama |
| Melalui rawatan | Terbuka, palam bawah atau diisi dan ditutup, dinyatakan dalam nota fabrikasi | Mendorong tingkah laku pembuangan lebih daripada mana-mana pilihan tunggal yang lain |
| Topeng bahagian komponen | Tiada khemah tanpa topeng pada via di bawah pakej | Khemah memerangkap udara secara langsung di sendi |
| Kedudukan panel vs via | Sarang labah-labah di atas laluan, bukan pada tingkap | Mengelakkan pes tersebar keluar daripada tong terbuka |
| Ketebalan kerajang | Ditetapkan oleh bahagian padang terbaik; langkah stensil atau pencetakan jet jika perlu | Isipadu pad mesti datang daripada liputan pada ketebalan itu |
| Binaan dua sisi | Bahagian mana, dan lorongan reflow yang mana, yang dialami oleh QFN | Laluan aliran semula tambahan meningkatkan pembentukan rongga |
| Kriteria penerimaan | Had had dan kaedah pengukuran dalam nota binaan | IPC-7093 mengaitkan had tersebut dengan keperluan terma setiap peranti |
Jika anda menghantar lapisan pes, nota fabrikasi yang merangkumi rawatan via, dan nombor bahagian yang tepat bersama fail anda, semakan DFM kami akan memeriksa setiap perkara ini sebelum stenstil dipotong.
Soalan Lazim
Perlukah saya melukis panel tingkap dalam lapisan pes saya, atau biarkan sahaja kepada pemasang?
Kedua-duanya boleh digunakan, asalkan jelas yang mana satu. Jika lapisan tampal anda sudah mempunyai corak bersegmen, kami akan mereka bentuk stensil mengikutnya dan membangkitkan sebarang perkara yang kami tidak setuju semasa DFM. Jika ia menunjukkan satu bukaan penuh pada pad, kami tidak menukarnya secara senyap; kami akan menghantar corak yang dicadangkan untuk kelulusan, kerana pilihan liputan memberi kesan kepada prestasi terma yang perlu anda pertanggungjawabkan.
Haruskah pad terma PCB lebih besar daripada pad terdedah pada pakej?
Secara umum tidak melebihi apa yang ditunjukkan oleh corak pendaratan pada helaian data. Pad papan yang jauh lebih besar daripada pad pakej akan menyebabkan pateri tersebar ke luar, merendahkan sambungan di bawah pakej dan boleh menarik komponen menjadi tidak sejajar semasa refluks. Ia juga mengurangkan kelegaan ke hujung bahagian dalam pad I/O.
Adakah pakej DFN, SON dan LGA mengikut peraturan yang sama?
Fiziknya adalah sama, jadi ya, tetapi susun atur berubah. Pad DFN dan SON yang panjang dan sempit biasanya mengalirkan udara dengan lebih baik menggunakan bukaan berjalur berbanding grid segi empat sama. Pakej dengan dua atau lebih pad terdedah memerlukan liputan pada setiap pad diseimbangkan antara satu sama lain supaya komponen itu mendarat dengan rata.
Bolehkah QFN dengan kekosongan pad terma yang berlebihan dikerjakan semula?
Ia boleh ditanggalkan dan diganti, tetapi kerja semula menyebabkan kitaran haba tambahan pada papan dan komponen berdekatan, dan penggunaan semula pes di bawah QFN lebih sukar dikawal berbanding cetakan pengeluaran. Kami menganggap kerja semula sebagai pembaikan untuk papan individu dan membetulkan stenser atau rawatan via untuk selebihnya dalam proses pembinaan, dan bukannya melakukan kerja semula bagi sejumlah besar papan.
Adakah kekosongan pada pad terma boleh menyebabkan masalah pada pin I/O?
Secara tidak langsung. Puncanya saling bertindih: isipadu pad yang terlalu besar menyebabkan pakej terapung dan membawa kepada terbukanya kaki pin, dan gas yang keluar dari tepi pad boleh melontarkan bebola pateri kecil ke arah baris I/O. Jika kaki pin terbuka dan kekosongan berat pada pad muncul pada komponen yang sama, periksa liputan pad terma terlebih dahulu.
Dapatkan Sebut Harga Pemasangan PCB
Sumber yang Berguna
•Pemeriksaan X-Ray Automatik (AXI) untuk Kualiti Pemasangan PCB
•AOI vs. Pemeriksaan X-Ray: Mana yang Sesuai untuk Pemasangan PCB Anda?
