Impresión y los desafíos de la Asamblea para dispositivos QFN

Beneficios y Retos

Quad paquetes planos, no conduce (QFNs) y dos paquetes planos, sin plomo (DFNs) son cada vez más popular en los comunicados de nuevos componentes. Su factor de forma pequeño permite paquetes más pequeños, una mejor puesta a tierra y mejores propiedades térmicas del disipador de calor en comparación con otros paquetes de SMT. La mayoría de QFNs tener una plataforma de metal en la parte inferior de la parte de la inmovilización y conducción del calor. DFNs tener una plataforma de centro de metal similar, pero lleva en sólo dos lados. Espesor típico de los dispositivos es de 0,85 mm QFN y el rango del cuerpo de 3 mm hasta 12 mm, por lo que los paquetes son muy pequeños y muy ligeros. Los cables y conductores QFN plano de tierra son planos y en el mismo plano en la parte inferior de la caja.

Soldadura de pasta de estampación de 1-1 con el plano del suelo puede causar el QFN a flotar durante el reflujo, por lo tanto perder a registrar las derivaciones de la DIP y las almohadillas en el PCB. Flotar SOIC se puede controlar mediante la reducción de la cantidad de pasta de soldadura impreso en el plano del suelo. Normalmente una reducción del 50 al 60% va a resolver el problema flotar SOIC. Sin embargo, la reducción de la abertura debe ser realizada por vía judicial. Un panel de la ventana de apertura se recomienda para la mayoría de los casos. Esto permite a los volátiles pasta de soldadura para escapar con facilidad durante el reflujo sin mover el dispositivo DIP. La figura 1 muestra los beneficios de las aberturas de cristal de la ventana del plano del suelo.

Figura 1: Beneficio de los vanos de ventana panel plano de tierra.

El siguiente reto es el tamaño de la apertura real de la plantilla. La figura 2 muestra un 3 mm QFN y un dispositivo de 4 mm QFN. Anchos típicos de apertura tan bajo como 0,175 mm, y longitudes de apertura de 0,4 mm, presentan un desafío para el proceso de impresión en cuanto a la transferencia por ciento pasta. El otro reto es la máscara de soldadura empleados en el PCB. Los tres tipos de diseño de la máscara de soldadura, que se muestran en la Figura 3, son los siguientes: 1) SMD en la plataforma de la apertura en el tablero está definida por la máscara de soldadura, 2) NSMD en la propia plataforma define el límite de la plataforma y la soldadura máscara se retira de la almohadilla (normalmente 0,05 a 0,075 mm por cada lado), y 3) NSMD-Window. En este último caso, no hay ninguna máscara de soldadura entre las almohadillas para cerrar entre las pastillas es más probable que con la máscara de soldadura entre las almohadillas.

Figura 2: 3 y 4 mm QFN dispositivos.

Figura 3: Diseños de máscara de soldadura.

La Tabla 1 muestra las directrices plantilla de diseño para los tres casos la máscara de soldadura. Esta tabla muestra el tamaño del paquete, el campo principal, el número de E / S, las dimensiones de plomo del paquete, el PCB se recomienda dimensiones pad, la dimensión de la apertura del esténcil se recomienda, el espesor recomendado de la plantilla y relación de área resultante. Para NSMD, la apertura del esténcil es de 1-1 con la dimensión pad PCB. Cabe señalar que la duración recomendada de la almohadilla en la placa en comparación con la longitud del cable en el DIP es de 0,2 mm mayor.Como se ve, la relación del área de una plantilla de 0.125 mm de espesor es> 0,66 para todos los ejemplos mencionados. Tamaño de la abertura para el SMD es de 0,05 mm menor que la plataforma de PCB.

Tabla 1: QFN, PCB, directrices plantilla de diseño.

Normalmente, hay dos razones para esta reducción. Si la plantilla está ligeramente desalineado con el PCB, la pasta puede ser impreso en la máscara de soldadura. Además, puede haber puntos de alta tensión si los contactos de soldadura de la máscara. La reducción en el tamaño de la apertura se ha reducido la relación del área de toma de transferencia de pasta más difícil. Por Razones de áreas por debajo de 0,66, las plantillas o las plantillas electroform nano-recubrimiento se recomienda normalmente. El último ejemplo en la Tabla 1 es la NSMD-Window. El tono es de 0,4 mm, dejando poco espacio para poner la máscara de soldadura entre las almohadillas en el PCB. Tamaño de la abertura es pequeña, dando una relación de las áreas difíciles de 0,125 mm de espesor plantillas, por lo tanto, 0.100 mm de espesor plantillas normalmente se recomienda proporcionar una impresión más sólida plantilla ventana de proceso.

Otro problema que surge cuando se utiliza un NSMD-Window es cuando la máscara de soldadura es mayor que la almohadilla en el PCB. En este caso, la pasta de soldadura es extruido a través de la plantilla ya que la plantilla no está en contacto con las pastillas de PCB durante la impresión. Esta pasta extruida se pondrá en contacto con la parte inferior de la plantilla de potencial causando puente durante las impresiones sucesivas ya que no hay máscara de soldadura entre las almohadillas vecinos. Stencil limpiar después de cada impresión puede ayudar a reducir este problema.

Figura 7: Impresión de pasta de soldadura en el dispositivo mientras QFN en la celebración de la herramienta.

Figura 8: pasta de soldadura impreso en QFN antes de la colocación en el PCB para la reanudación.

Conclusión

Aunque los dispositivos QFN un reto para el proceso de ensamblaje SMT con un diseño apropiado plantilla, selección adecuada de tecnología stencil (láser, electroform, nano-coat) y el adecuado diseño de PCB máscara de soldadura, estos retos pueden ser superados. La reparación QFN más popular parece ser la impresión de pasta de soldadura directamente en los cables QFN y plano de tierra.

Referencias:

1. Comunicación privada con Greg Kloiber, Ingeniero de Manufactura, Plexus Corporation. 

2. William E. Coleman, "BGA y el proceso de reparación QFN," IPC APEX Expo de 2008.

QFN generales Referencias:

1. James R. Staley, "Regla de la Guía Práctica para el pulgar DFN / QFN tarjetas de circuitos impresos y diseño de la plantilla", dijo James R. Staley, tenga en cuenta la aplicación de tecnología lineal. 2. "Tierra PCB patrón de diseño y las directrices de montaje en superficie para los paquetes de QFN", Intersil Informe técnico TB389.6. 

3. "QFN Guía de diseño," de Texas Instruments de aplicaciones de informes SLOA122.

Sobre el autor: El Dr. William E. Coleman obtuvo su doctorado en Física por la Universidad de Virginia Occidental. Su carrera la pasó con la memoria de NCR en desarrollo y los dispositivos de presentación visual. El Dr. Coleman ha pasado los últimos 23 años en la plantilla de fotos como Vicepresidente de Tecnología de trabajar de cerca con clientes para entender sus necesidades de impresión SMT. En Stencil foto que ha desarrollado varias soluciones innovadoras para estos requisitos. El Dr. Coleman ha publicado más de 20 trabajos en este campo y actualmente es Co-Presidente del IPC 5-21e del comité, el cual produjo IPC 7525 "Directrices de diseño de la plantilla". Él está en el Consejo Asesor Editorial de la revista SMT y el Consejo Consultivo de la West Virginia University.

http://www.ems007.com/pages/zone.cgi?artcatid=0&a=76715&artid=76715&pg=7