정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
1. QFN 패키지 PCB 디자인 기본 소개
QFN (Quad Flat No Lead) 은 비교적 새로운 IC 패키지 형태이지만 독특한 장점으로 인해 응용이 빠르게 발전하고 있습니다.QFN은 지시선이 없는 패키지로서 지시선 사이의 자감을 낮추는데 도움이 되며 고주파 응용에서 뚜렷한 우세를 갖고있다.QFN의 외관은 직사각형 또는 직사각형이며 크기는 CSP에 가깝기 때문에 매우 얇고 가볍습니다.부품의 하단에는 하단 서피스와 평평한 용접 끝이 있습니다.중심에는 열전도를 위한 큰 노출 용접단이 있다.대형 용접 포트의 외곽에는 전기 연결을 위한 I/O 용접 포트가 있습니다.I/O 용접 포트에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 어셈블리 하단의 한쪽만 노출되고 다른 부품은 어셈블리에 패키지됩니다.다른 유형에는 용접 끝의 부품 측면에 노출된 부분이 있습니다.
QFN은 외곽 핀을 사용하여 PCB 케이블을 더욱 유연하게 배선하고 중앙에 노출된 구리 용접 접단은 좋은 열전도성과 전기적 성능을 제공합니다.이러한 특성을 통해 QFN은 높은 부피, 높은 무게, 높은 열 성능 및 높은 전기 성능이 필요한 일부 전자 제품에서 재사용할 수 있습니다.
QFN은 비교적 새로운 IC 패키징 형태이기 때문에 IPC-SM-782와 같은 PCB 설계 가이드에는 관련 내용이 포함되지 않았다.이 문서는 QFN 용접 디스크의 설계 및 생산 공정 설계를 안내하는 데 도움이 됩니다.그러나 주의해야 할 점은 이 글은 일부 기본지식만 제공하여 참고할수 있다는것이다.사용자는 실제 생산에서 끊임없이 경험을 쌓고 용접판 설계와 생산 공정 설계를 최적화하여 만족스러운 용접 효과를 달성해야 한다.
2. QFN 패키지 설명
QFN의 크기는 일반 산업 표준을 준수하는 제품 설명서를 참조하십시오.QFN은 일반적으로 JEDEC MO-220 시리즈 표준 폼 팩터를 사용하며 용접판을 설계할 때 이러한 폼 팩터를 참조할 수 있습니다.
3. QFN 범용 PCB 설계 가이드
QFN의 중심 나체 용접단과 외곽 I/O 용접단은 납작한 구리 지시선 구조 프레임을 형성한 후 수지로 주조하여 모조 수지로 고정한다.하단 표면에 노출된 중앙 노출 용접단과 주변 I/O 용접단은 모두 PCB에 용접해야 한다.
PCB 용접판 설계는 공장의 실제 공정 능력에 적응하여 가장 큰 공정 창과 양호한 고신뢰성 용접점을 얻어야 한다.주의해야 할 점은 중심 나체 용접단의 용접에 대해 부재의"닻"을 통해 좋은 방열 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 부재의 기계적 강도를 강화할 수 있어 외곽 I/O 용접단의 용접점 신뢰성을 높이는 데 유리하다는 것이다.QFN의 중앙 누드 용접 포트를 위해 설계된 PCB 방열 패드는 PCB 내부의 숨겨진 금속 레이어에 연결하기 위해 열 전도성 구멍을 설계해야 합니다.구멍을 통해 수직으로 열을 방출하는 이 설계는 QFN으로 하여금 완벽한 열 방출 효과를 얻을 수 있게 한다.
4. QFN 용접판 설계 가이드
1. 주변 I/O 용접판
PCB I/O 용접 디스크는 QFN의 I/O 용접 포트보다 약간 크게 설계되어야 하며, 용접 디스크의 내부는 용접 포트의 모양과 일치하도록 원형으로 설계되어야 합니다.
PCB에 설계 공간이 있는 경우 I/O 용접 디스크의 외부 확장(Tout)이 0.15mm보다 크므로 외부 용접점 형성을 크게 개선할 수 있습니다.내부 확장(Tin)이 0.05mm보다 크면 중앙의 방열 패드 사이에 브리지를 피하기 위해 충분한 간격을 두는 것을 고려해야 합니다.
2. 중앙 방열 패드
중심 방열 패드는 QFN 중심 누드 용접단의 각 측면보다 0-0.15mm, 즉 총 모서리가 0-0.3mm 커야 하지만 중심 방열 패드는 너무 커서는 안 된다. 그렇지 않으면 I/O에 영향을 줄 수 있다. 패드 사이의 합리적인 간격은 브리지 연결 가능성을 높인다.최소 간격은 0.15mm이며 가능하면 0.25mm 이상이 좋습니다.
3. 열 오버홀
방열 과공은 중앙방열 패드에 균일하게 분포해야 하며 간격은 1.0mm-1.2mm이다. 과공은 PCB 내층의 금속 접지층에 연결해야 한다.구멍을 통과하는 지름은 0.3mm-0.33mm가 권장됩니다.
오버홀 (오버홀 간격 감소) 을 늘려 표면적으로는 열 성능을 높일 수 있을 것 같지만 오버홀을 늘려 리턴 채널도 추가돼 실제 효과가 불확실해 PCB 실제 상황에 따라 결정해야 한다(예를 들어 PCB 핫패드 크기, 접지 평면).
4. 용접 마스크 설계
현재 두 가지 유형의 임피던스 설계가 있습니다: SMD(임피던스 정의) 및 NSMD(비임피던스 정의).SMD: 용접 마스크 개구가 금속 용접판보다 작습니다.NSMD: 금속 용접 디스크보다 용접 마스크 개구가 큽니다.
구리 부식 프로세스에서 제어가 용이하므로 NSMD 프로세스가 더 좋습니다.또한 SMD 프로세스는 극한의 피로 조건에서 용접점이 쉽게 파열될 수 있는 용접 마스크 및 용접판 금속 레이어의 중첩 영역에 압력을 집중합니다.NSMD 프로세스를 사용하면 금속 용접 디스크의 가장자리를 중심으로 용접 지점의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
이러한 이유로 NSMD 프로세스는 일반적으로 중앙 냉각 용접 디스크 및 주변 I/O 용접 디스크의 용접 마스크 설계에 권장됩니다.그러나 SMD 프로세스는 상대적으로 크기가 큰 중앙 열 용접 디스크를 설계하는 용접 마스크에 적용됩니다.
NSMD 프로세스를 사용할 때 용접 마스크의 입구는 용접 디스크보다 120um-150um 커야 합니다. 즉, 용접 마스크와 금속 용접 디스크 사이에는 60um-75um의 간격이 있어야 하며 아크 용접 디스크에는 해당 아크 용접 마스크가 설계되어야 합니다.레이어 개구부는 일치합니다. 특히 코너에서는 브리지를 방지하기 위해 충분한 용접 마스크가 있어야 합니다.
각 I/O 용접 디스크는 인접한 I/O 용접 디스크를 용접 방지로 덮고 인접한 용접 디스크 사이에 브리지가 형성되지 않도록 개별적으로 용접 방지용 입구를 설계해야 합니다.그러나 0.25mm의 I/O 용접판의 폭과 간격이 0.4mm에 불과한 가는 간격의 QFN의 경우 한쪽의 모든 I/O 용접판은 인접한 I/O 용접판에 용접재 마스크가 없도록 균일하게 큰 개구부만 설계할 수 있다.
일부 QFN의 중앙 벌크 용접 끝은 너무 크게 설계되어 있어 주변 I/O 용접 끝과의 간격이 작아 브리지를 만들기 쉽다.이 경우 PCB 열용접 디스크의 용접 저항 설계는 SMD 공정을 사용해야 합니다. 즉, 각 측면 용접 개구부는 100um 감소하여 중앙 열용접 디스크와 I/O 용접 디스크 사이의 용접 저항 면적을 증가시켜야 합니다.
용접 마스크 레이어는 핫 스폿에서 용접이 손실되는 것을 방지하기 위해 핫 스폿의 오버홀을 덮어 QFN의 중심 노출 용접 끝과 PCB의 중심 핫 스폿 사이에 빈 용접을 형성할 수 있습니다.통과 구멍 용접 마스크의 지름은 통과 구멍의 지름보다 100um 커야 합니다.앞면 방열 패드에 많은 빈 챔버가 형성될 수 있도록 PCB 뒷면에 용접 방지 오일을 발라 구멍을 막는 것이 좋습니다.이러한 빈 캐비티는 회류 용접 프로세스에 유용합니다.기체는 방출되고 통공 주위에 비교적 큰 기포를 형성한다.이러한 기포의 존재는 열성능, 전기성능, 용접점 신뢰성에 영향을 주지 않는다는 점에 유의해야 합니다.
