Thiết kế điện tử - Hướng dẫn thiết kế bảng QFN cho thiết kế bảng PCB

L. Giới thiệu cơ bản với gói QFN Thiết kế PCB

QFN (Quad Flat No Chì) là một dạng tương đối mới của các chất chứa IC, nhưng nhờ những đặc điểm đặc biệt của nó, ứng dụng của nó phát triển nhanh chóng. QFN là một gói không có đầu, giúp giảm tính tự nhiên giữa các chốt, và có những ưu điểm rõ ràng trong các ứng dụng tần số cao. Độ bề ngoài của QFN là hình vuông hay hình chữ nhật, và kích thước gần CSP, nên nó rất mỏng và nhẹ. Phần dưới của thành phần có một đầu hàn ngang với bề mặt dưới. Có một đầu hàn lớn ở trung tâm để dẫn nhiệt. Có các khớp hàn I/O để kết nối điện xung quanh các vành đai của các đường hàn lớn. Có hai loại đầu hàn I/O: Một loại chỉ phơi bày một mặt của phần dưới, và những phần khác được bọc trong phần mềm. là loại khác có một phần được phơi bày bên cạnh thành phần bên cạnh đầu vết hàn.

QFN dùng ghim ngoại biên để làm Dây dẫn PCB Mạnh mẽ hơn, và kết thúc mỏ đồng ở trung tâm cung cấp một khả năng dẫn truyền nhiệt và năng suất điện tốt.. Những đặc tính này cho phép QFN được tái sử dụng trong một số sản phẩm điện tử cần lượng lớn., nặng, Hiệu suất nhiệt, và kết quả điện.

Vì QFN là một dạng tương đối mới của các chất chứa IC, nên không có nội dung liên quan gì cả trong hướng dẫn thiết kế PCB như IPC-SM-782. Bài này có thể giúp người dùng hướng dẫn về thiết kế bệ QFN và thiết kế quá trình sản xuất. Tuy nhiên, phải lưu ý rằng bài báo này chỉ cung cấp một số kiến thức cơ bản để tham khảo. Người dùng cần tích lũy liên tục kinh nghiệm trong việc sản xuất thực tế và tối ưu hóa thiết kế cấu trúc đệm và quá trình sản xuất để đạt kết quả hàn thỏa đáng.

2. Mô tả gói QFN

Các kích thước của QFN có thể là cẩm nang sản phẩm theo tiêu chuẩn công nghiệp chung. Thanh tra QFN thường nhận Định hướng hàng loạt JEON MO-220, bạn có thể sử dụng những kích thước tổng quát này khi thiết kế miếng đệm.

Ba hướng dẫn thiết kế chung cho QFN

The Central barm solding end và outline I/O solsing Chốt in the QFN form a flat Cops lead structure structure, which is then cast in nhựa để fix it with a đúc relin. Cái đầu được phơi bày ở giữa, và cái kết đường cụt I/O bên ngoài trên bề mặt dưới, tất cả phải được hàn lại với PCB.

Tính thiết kế khuếch đại PCB nên được thích nghi với khả năng tiến trình thực sự của nhà máy để có được cửa sổ tiến trình lớn nhất và có các khớp solder đáng tin cậy tốt. Phải lưu ý là để hàn cái đầu đế, qua "mỏ neo" của thành phần, không chỉ có khả năng phân tán nhiệt tốt, mà còn có thể tăng cường sức mạnh cơ khí của thành phần, có lợi cho việc cải thiện độ tin cậy khớp các cột ở đầu hàn I/O ngoại biên. Bảng phân tán nhiệt PCB được thiết kế cho đầu chỉ dẫn trần trung tâm của QFN nên được thiết kế bằng cách dẫn nhiệt qua để kết nối tới lớp kim loại ẩn của lớp bên trong PCB. Kiểu thiết kế khuếch tán nhiệt dọc qua lỗ thông qua có thể làm cho QFN đạt hiệu ứng phân tán nhiệt hoàn hảo.

Cách bốn, sổ tay thiết kế QFN

1. Má bên ngoài

Tính thiết kế của bảng PCB I/O nên có một chút lớn hơn đầu bọc I/O của QFN, và mặt trong của miếng đệm phải được thiết kế để có hình tròn khớp với hình dạng của đầu giáp.

Nếu PCB có khoảng thiết kế, thì phần mở rộng bên ngoài (Tout) của the I/O pad còn lớn hơn 0.15mm, mà có thể cải thiện đáng kể cấu hình các khớp giáp bên ngoài. Nếu phần mở rộng bên trong lớn hơn 0.05mm, nó phải được cân nhắc giữa phần đệm phun nhiệt trung tâm để tránh kết nối.

2. Bảng phân tán nhiệt trung ương

Cái bệ phân tán nhiệt trung tâm phải được thiết kế để có thể lớn hơn 0-0.15mm hơn mỗi mặt của đường dây chỉ dẫn trung tâm QFN, tức là độ dài mặt tổng sẽ lớn hơn 0-0.3mm, nhưng cái bệ phân tán nhiệt trung tâm không phải quá lớn, nếu không, nó sẽ ảnh hưởng tới khoảng cách I/O A hợp lý giữa các đệm làm tăng khả năng kết nối. Khoảng cách tối thiểu là 0.15mm, nếu có thể, tốt nhất là 0.25mm hoặc nhiều hơn.

Ba. Phản ứng nhiệt

Cái cầu phân tán nhiệt phải được chia đều trên cái bệ phân tán nhiệt trung tâm với khoảng cách 1.0mm-1.2mm. Cây cầu được nối với lớp đất kim loại của lớp bên trong của PCB. Đường kính của vật thể là 0.3mm-0.33mm.

Dù tăng các phương tiện (giảm các lỗ thông qua), nhưng vì tăng năng lượng nhiệt cũng làm tăng các kênh trở về nhiệt độ, hiệu ứng thực tế không chắc chắn, và nó cần được xác định dựa theo tình hình thực tế của PCB (như cấu trúc nhiệt PCB, mặt đất).

4. Thiết kế mặt nạ bán

Hiện tại có hai kiểu thiết kế mặt nạ solder: SMD (Mask bán) và NSMD (mặt nạ không bán được xác định). SMD: Mở mặt nạ phòng thủ nhỏ hơn miếng kim loại. Cửa mở mặt nạ solder còn lớn hơn miếng kim loại.

Do dễ điều khiển quá trình ăn mòn đồng hơn, nên tiến trình NSMD thích hơn. Mặt khác, quá trình hít thở SMD sẽ tập trung áp lực vào vùng chồng chéo của mặt nạ solder và lớp kim loại của miếng đệm, mà dễ dàng bẻ các khớp solder trong tình trạng mệt mỏi cực mạnh. Dự án NSMD đã làm chất dẻo gần mép kim loại, nó có thể tăng đáng tin cậy của khớp solder.

Dựa trên những lý do này, tiến trình NSMD thường được tiến hành trong thiết kế mặt nạ solder của bảng phân tán nhiệt trung tâm và các đệm I/O ngoại biên. Tuy nhiên, tiến trình SMB nên được sử dụng trong thiết kế mặt nạ phòng thủ cho phần nhiệt trung tâm với kích cỡ tương đối lớn.

Khi dùng tiến trình NSMD, mở đầu mặt nạ phòng thủ phải là 120um-150um lớn hơn miếng đệm, tức là, phải có khoảng cách 60um-75um giữa mặt nạ solder và miếng kim loại, và đệm hình hồ phải được thiết kế với mặt nạ theo hình cầu. Lớp mở được khớp, đặc biệt ở góc, phải có mặt nạ phòng thủ đủ để ngăn chặn kết nối.

Mỗi hộ vệ I/O được thiết kế một cách độc lập với một lỗ mặt nạ solder, để các khu I/O liền kề có thể được che bằng mặt nạ solder và ngăn chặn việc tạo các cầu nối giữa các khu đệm liền kề. Tuy nhiên, với độ rộng I/O của 0

Một s ố điểm chỉ tay trần của QFN được thiết kế để quá lớn, để có khoảng trống ở vùng biên giới I/O Kết thúc là rất nhỏ, có thể kết nối nhanh. Trong trường hợp này, thiết kế mặt nạ solder Mẫu nhiệt PCB nên chấp nhận tiến trình SMB, đó là, Mở mặt nạ phòng thủ bằng 100um ở mỗi bên để tăng vùng mặt nạ phòng thủ giáp giữa bãi nhiệt trung tâm và I/O pad .

Mặt nạ solder sẽ bao phủ các cầu trên bệ nhiệt để ngăn không cho các solder bị mất khỏi các cầu ly nhiệt, để có thể tạo ra một đường solder rỗng giữa kết lề chính của QFN và đệm nhiệt trung tâm của PCB. Đường kính của mặt nạ đường hầm phải lớn hơn 100um so với đường ống dẫn đường. Nó được đề nghị áp dụng dầu mặt nạ solder ở phía sau PCB để chặn đường thông, vì vậy nhiều lỗ hổng sẽ được hình thành trên lớp đệm phân tán nhiệt phía trước. Những lỗ hổng này có lợi cho việc đóng băng. Khí gas được thải ra và những bong bóng lớn được hình thành xung quanh cầu. Phải lưu ý là sự tồn tại của những bong bóng này sẽ không ảnh hưởng đến các hiệu suất nhiệt, khả năng điện tử và độ tin cậy khớp, điều đó có thể chấp nhận được.