Rancangan Elektronik - Panduan reka pad QFN untuk reka papan PCB

1. Perkenalan asas kepada reka PCB pakej QFN

QFN (Quad Flat No Lead) adalah bentuk pakej IC yang relatif baru, tetapi kerana keuntungan uniknya, aplikasinya telah tumbuh dengan cepat. QFN adalah pakej tanpa pemimpin, yang membantu mengurangi induksi diri diantara pin, dan mempunyai keuntungan jelas dalam aplikasi frekuensi tinggi. Kelihatan QFN adalah kuasa dua atau segiempat, dan saiz dekat dengan CSP, jadi ia sangat tipis dan cahaya. Bawah komponen mempunyai hujung penywelding yang adalah aras dengan permukaan bawah. Ada hujung penywelding yang terbuka di tengah untuk kondukti panas. Terdapat hujung penyeludupan I/O untuk sambungan elektrik disekitar periferi hujung penyeludupan besar. Terdapat dua jenis ujung penywelding I/O: Satu jenis hanya mengekspos satu sisi bawah komponen, dan bahagian lain dikumpulkan dalam komponen; jenis lain mempunyai bahagian yang terkena di sisi komponen di ujung tentera.

QFN menggunakan pins periferi untuk membuat wayar PCB lebih fleksibel, dan penegak tembaga terkena akhir di tengah menyediakan konduktiviti panas dan prestasi elektrik yang baik. Karakteristik ini membolehkan QFN digunakan semula dalam beberapa produk elektronik yang memerlukan volum, berat badan, prestasi panas, dan prestasi elektrik.

Oleh kerana QFN adalah bentuk pakej IC yang relatif baru, tiada kandungan yang berkaitan disertai dalam panduan reka PCB seperti IPC-SM-782. Artikel ini boleh membantu pemandu pengguna dalam desain pad QFN dan desain proses produksi. Namun, patut dikatakan bahawa artikel ini hanya menyediakan beberapa pengetahuan asas untuk rujukan. Pengguna perlu terus-menerus mengumpulkan pengalaman dalam produksi sebenar dan optimumkan desain pad dan proses produksi untuk mencapai keputusan penyelamatan yang menyenangkan.

Huraian pakej QFN

Dimensi QFN boleh rujuk ke manual produknya, yang sesuai dengan standar industri umum. QFN biasanya mengadopsi garis luar piawai seri JEDEC MO-220, anda boleh rujuk ke dimensi garis luar ini bila merancang pad

Tiga, panduan rancangan PCB umum QFN

Akhir tentera telanjang pusat dan ujung tentera I/O periferi QFN membentuk bingkai struktur tembaga lapisan, yang kemudian dibuang dalam resin untuk memperbaikinya dengan resin mold. Akhir tentera telanjang pusat yang terkena dan tentera I/O periferi yang berakhir di permukaan bawah, Semua mesti disediakan untuk PCB.

Design pad PCB patut disesuaikan kepada kemampuan proses sebenar kilang untuk mendapatkan tetingkap proses terbesar dan mendapatkan kesatuan solder kepercayaan tinggi yang baik. Perlu dicatat bahawa untuk penywelding ujung penywelding telanjang pusat, melalui "jangkar" komponen, tidak hanya kesan penyisipan panas yang baik boleh dicapai, tetapi juga kekuatan mekanik komponen boleh ditambah, yang berguna untuk meningkatkan kepercayaan kongsi solder penywelding ujung I/O periferi. Pad penyebaran panas PCB yang direka untuk ujung penyelamatan kosong pusat QFN seharusnya direka dengan konduktif panas melalui untuk menyambung ke lapisan logam tersembunyi lapisan dalaman PCB. Jenis ini rancangan penyebaran panas menegak melalui lubang boleh membuat QFN mendapatkan kesan penyebaran panas yang sempurna.

Empat, panduan reka pad QFN

1. Pad I/O Periferik

Design pad I/O PCB seharusnya sedikit lebih besar daripada ujung tentera I/O QFN, dan sisi dalaman pad seharusnya direka untuk bulat untuk sepadan dengan bentuk ujung tentera

Jika PCB mempunyai ruang reka-reka, sambungan luar (Tout) pad I/O lebih besar dari 0.15 mm, yang boleh meningkatkan bentuk kongsi tentera luar secara signifikan. Jika sambungan dalaman (Tin) lebih besar dari 0.05mm, ia mesti dianggap antara pad penyebaran panas pusat Tinggalkan kebebasan yang cukup untuk menghindari jembatan.

2. Pad penyebaran panas pusat

Pad pemisah panas pusat sepatutnya dirancang untuk menjadi 0-0.15 mm lebih besar daripada setiap sisi ujung penegak kosong pusat QFN, iaitu, panjang sisi total adalah 0-0.3 mm lebih besar, tetapi pad pemisah panas pusat tidak sepatutnya terlalu besar, jika tidak, ia akan mempengaruhi I/O Lubang yang masuk akal antara pads meningkatkan kemungkinan jembatan. Lubang minimum ialah 0.15 mm, jika boleh, lebih baik 0.25 mm atau lebih.

3. Via penyebaran panas

Via penyebaran panas seharusnya disebarkan secara bersamaan pad a pad penyebaran panas pusat dengan ruang 1.0mm-1.2 mm. Via seharusnya disambungkan ke lapisan tanah logam lapisan dalaman PCB. Diameter botol dicadangkan untuk 0.3 mm-0.33 mm.

Walaupun meningkatkan botol (mengurangkan ruang melalui), ia kelihatan bahawa prestasi panas boleh diperbaiki pada permukaan, tetapi kerana meningkatkan botol juga meningkatkan saluran kembalian panas, kesan sebenarnya tidak pasti, dan ia perlu ditentukan mengikut situasi sebenar PCB (seperti saiz pad panas PCB, pesawat tanah).

4. Design topeng tentera

Semasa ada dua jenis desain topeng askar: SMD (Topeng askar ditakrif) dan NSMD (Topeng bukan askar ditakrif). SMD: Pembukaan topeng solder lebih kecil daripada pad logam; Pembukaan topeng askar lebih besar dari pad logam.

Oleh kerana lebih mudah untuk mengawal dalam proses kerosakan tembaga, proses NSMD lebih disukai. Selain itu, proses SMD akan berkonsentrasi tekanan di kawasan yang meliputi topeng askar dan lapisan logam pad, yang akan mudah memecahkan kongsi askar dalam keadaan kelelahan ekstrim. Proses NSMD membuat tentera di sekitar pinggir pad logam, yang boleh meningkatkan kepercayaan kesatuan tentera.

Sebab sebab di atas, proses NSMD biasanya dicadangkan dalam desain topeng askar pad penyebaran panas pusat dan pads I/O periferi. Namun, proses SMD patut digunakan dalam desain topeng askar untuk pad panas pusat dengan saiz relatif besar.

Apabila menggunakan proses NSMD, pembukaan topeng askar seharusnya 120um-150um lebih besar daripada pad, iaitu, seharusnya terdapat ruang 60um-75um antara topeng askar dan pad logam, dan pad berbentuk lengkung seharusnya direka dengan topeng askar berbentuk lengkung yang sepadan. Pembukaan lapisan sepadan, terutama di sudut, seharusnya ada cukup topeng askar untuk mencegah jembatan.

Setiap pad I/O seharusnya dirancang secara individu dengan pembukaan topeng askar, sehingga pad I/O bersebelahan boleh ditutup dengan topeng askar dan mencegah bentuk jambatan antara pad bersebelahan. Bagaimanapun, untuk lebar pad I/O 0,25 mm dan pitch QFN halus dengan pitch hanya 0,4 mm, semua pads I/O di satu sisi hanya boleh direka secara serentak dengan pembukaan besar, sehingga pads I/O bersebelahan tidak ada topeng askar di antara.

Akhir tentera kosong pusat beberapa QFN dirancang untuk terlalu besar, sehingga ruang dengan ujung tentera I/O periferi adalah sangat kecil, yang mudah menyebabkan jembatan. Dalam kes ini, desain topeng solder pad panas PCB patut menerima proses SMD, iaitu, pembukaan topeng solder patut dikurangi dengan 100um pada setiap sisi untuk meningkatkan kawasan topeng solder antara pad panas pusat dan pad I/O.

Lapisan topeng askar patut menutupi botol pada pad panas untuk menghalang askar dari hilang dari botol panas, sehingga askar kosong boleh membentuk antara hujung askar kosong pusat QFN dan pad panas pusat PCB. Diameter topeng solder melalui lubang seharusnya 100um lebih besar daripada diameter melalui. Ia disarankan untuk menggunakan minyak topeng solder pada belakang PCB untuk menghalang melalui, sehingga banyak lubang akan membentuk pada pad penyebaran panas depan. Lubang ini menyebabkan proses penyelamatan kembali. Gas dilepaskan dan gelembung yang lebih besar membentuk di sekitar botol. Perlu dicatat bahawa wujud gelembung ini tidak akan mempengaruhi prestasi panas, prestasi elektrik dan kepercayaan kongsi solder, yang diterima.