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QFN封裝
閱讀�17445�(shí)間:2011-06-16 17:26:11

  QFN(Quad Flat No-lead Package,方形扁平無(wú)引腳封裝)是一種焊�(pán)尺寸�、體積小、以塑料作為密封材料的新興的表面貼裝芯片封裝技�(shù)。QFN是日本電子機(jī)械工�(yè)�(xié)�(huì)�(guī)定的名稱(chēng)。由于底部中央大暴露的焊�(pán)被焊接到PCB的散熱焊�(pán)�,使得QFN具有的電和熱性能�

概述

  QFN是一種無(wú)引腳封裝,呈正方形或矩形,封裝底部中央位置有一�(gè)大面積裸露的焊盤(pán),具有導(dǎo)熱的作用,在大焊�(pán)的封裝外圍有�(shí)�(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊�(pán)。由于QFN封裝不像傳統(tǒng)的SOIC與TSOP封裝那樣具有鷗翼狀引線(xiàn),內(nèi)部引腳與焊盤(pán)之間的導(dǎo)電路徑短,自感系�(shù)以及封裝體內(nèi)布線(xiàn)電阻電阻很低,所�,它能提供卓越的電性能。此�,它還通過(guò)外露的引�(xiàn)框架焊盤(pán)提供了出色的散熱性能,該焊盤(pán)具有直接散熱的通道,用于釋放封裝內(nèi)的熱�。通常,將散熱焊盤(pán)直接焊接在電路板�,并且PCB中的散熱�(guò)孔有助于將多余的功耗擴(kuò)散到銅接地板中,從而吸收多余的熱量。由于體積小、重量輕,加上杰出的電性能和熱性能,這種封裝特別適合任何一�(gè)�(duì)尺寸、重量和性能都有要求的應(yīng)��

特點(diǎn)

  �  表面貼裝封裝

  �  �(wú)引腳焊盤(pán)�(shè)�(jì)占有更小的PCB面積

  �  組件非常薄(<1mm�,可�(mǎn)足對(duì)空間有嚴(yán)格要求的�(yīng)�

  �  非常低的阻抗、自�,可�(mǎn)足高速或者微波的�(yīng)�

  �  具有�(yōu)異的熱性能,主要是�?yàn)榈撞坑写竺娣e散熱焊盤(pán)

  �  重量�,適合便攜式�(yīng)�

  �  �(wú)引腳�(shè)�(jì)

焊接�(shè)�(jì)

  QFN的焊�(pán)�(shè)�(jì)主要包含以下三�(gè)方面:周邊引腳的焊盤(pán)�(shè)�(jì)、中間熱焊盤(pán)及過(guò)孔的�(shè)�(jì)和對(duì)PCB阻焊層結(jié)�(gòu)的考慮�

  1、周邊引腳的焊盤(pán)�(shè)�(jì)

  �(duì)于QFN封裝,PCB的焊�(pán)可采用與全引腳封裝一樣的�(shè)�(jì),周邊引腳的焊盤(pán)�(shè)�(jì)尺寸如圖2所�。在圖中,尺寸Zmax為焊�(pán)引腳外側(cè)尺寸,Gmin是焊�(pán)引腳�(nèi)�(cè)最小尺寸,D2t為散熱焊�(pán)尺寸,X、Y是焊�(pán)的寬度和�(zhǎng)度�

PCB焊盤(pán)的設(shè)計(jì)尺寸

  MLF封裝的焊�(pán)的公差分析包括元件公�、印制板制造公差和貼裝�(shè)備的精度。這類(lèi)�(wèn)題的分析IPC已建立了一�(gè)�(biāo)�(zhǔn)程序,根�(jù)這�(gè)程序可計(jì)算得出各種MLF元件推薦的焊�(pán)尺寸,表1列出了一些常�(jiàn)的引腳間距為0.5mm的QFN封裝的PCB焊盤(pán)�(shè)�(jì)尺寸�

  2� 散熱焊盤(pán)和散熱過(guò)孔設(shè)�(jì)

  QFN封裝具有�(yōu)異的熱性能,主要是�?yàn)榉庋b底部有大面積散熱焊盤(pán),為了能有效地將熱量從芯片傳�(dǎo)到PCB�,PCB底部必須�(shè)�(jì)與之相對(duì)�(yīng)的散熱焊�(pán)和散熱過(guò)孔。散熱焊�(pán)提供了可靠的焊接面積,過(guò)孔提供了散熱途徑�

  通常散熱焊盤(pán)的尺寸至少和元件暴露焊盤(pán)相匹配,然而還需考慮各種其他因素,如避免和周邊焊�(pán)的橋接等,所以熱焊盤(pán)尺寸需要修訂,具體尺寸如表1所��

PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)尺寸

  散熱�(guò)孔的�(shù)量及尺寸取決于封裝的�(yīng)用情�、芯片功率大小,以及電性能的要�。建議散熱過(guò)孔的間距�1.0�1.2mm,過(guò)孔尺寸在0.3�0.33mm。散熱過(guò)孔有4種設(shè)�(jì)形式:使用干膜阻焊膜從過(guò)孔頂部或底部阻焊;使用液�(tài)感光(LPI)阻焊膜從底部填充;或者采用“貫通孔�,如�3所�。上述方法各有利弊:從頂部阻焊對(duì)控制氣孔的產(chǎn)生比較好,但PCB頂面的阻焊層�(huì)阻礙焊膏印刷;底邊的阻焊和底部填充由于氣體的外逸會(huì)�(chǎn)生大的氣�,覆�2�(gè)熱過(guò)孔,�(duì)熱性能方面有不利的影響;貫通孔允許焊料流�(jìn)�(guò)孔,減小了氣孔的尺寸,但元件底部焊盤(pán)上的焊料�(huì)減少。散熱過(guò)孔設(shè)�(jì)要根�(jù)具體情況而定,建議使用頂部或底部阻焊�

  回流焊曲�(xiàn)和峰值溫度對(duì)氣孔的形成也有很大的影響,經(jīng)�(guò)多次�(shí)�(yàn)�(fā)�(xiàn),在底部填充的熱焊盤(pán)區(qū)域,�(dāng)峰值回流溫度從210℃增加到215�220℃時(shí),氣孔減少;�(duì)于貫通孔,PCB底部的焊料流出隨回流溫度的降低而減��

  3、阻焊層的結(jié)�(gòu)

  建議使用NSMD阻焊�,阻焊層�(kāi)口應(yīng)比焊�(pán)�(kāi)口大120�150μm,即焊盤(pán)銅箔到阻焊層的間隙有60�75μm,這樣允許阻焊層有一�(gè)制造公�,通常這�(gè)公差�50�65μm之間。當(dāng)引腳間距小于0.5mm�(shí),引腳之間的阻焊可以省略�

  �(wǎng)板設(shè)�(jì)

  能否得到完美、可靠的焊點(diǎn),印刷網(wǎng)板設(shè)�(jì)是關(guān)鍵的�。四周焊�(pán)�(wǎng)板開(kāi)口尺寸和�(wǎng)板的厚度的選取有直接的關(guān)系,一般較厚的�(wǎng)板可以采用開(kāi)口尺寸略小于焊盤(pán)尺寸的設(shè)�(jì),而較薄的�(wǎng)板開(kāi)口尺寸可�(shè)�(jì)�1:1。推薦使用激光制作開(kāi)口并�(jīng)�(guò)電拋光處理的�(wǎng)��

  1、周邊焊�(pán)的網(wǎng)板設(shè)�(jì)

  �(wǎng)板的厚度決定了印刷在PCB上的焊膏�,太多的焊膏將會(huì)�(dǎo)致回流焊接時(shí)橋�。所以建�0.5mm間距的QFN封裝使用0.12mm厚度的網(wǎng)板,0.65mm間距的QFN封裝使用0.15mm厚度的網(wǎng)�。網(wǎng)板開(kāi)口尺寸可適當(dāng)比焊�(pán)小一�,以減少焊接橋連的�(fā)生,如圖4所��

網(wǎng)板開(kāi)口設(shè)計(jì)

  2、散熱焊�(pán)的網(wǎng)板設(shè)�(jì)

  �(dāng)芯片底部的暴露焊�(pán)和PCB上的熱焊�(pán)�(jìn)行焊接時(shí),熱�(guò)孔和大尺寸焊�(pán)中的氣體將會(huì)向外溢出,產(chǎn)生一定的氣孔,因此如果焊膏面積太大,�(huì)�(chǎn)生各種缺陷(如濺射和焊球等)。但�,消除這些氣孔幾乎是不可能�,只有將氣孔減至最�。在熱焊�(pán)區(qū)域網(wǎng)板設(shè)�(jì)�(shí),要�(jīng)�(guò)仔細(xì)考慮,建議在該區(qū)域開(kāi)多�(gè)小的�(kāi)�,而不是一�(gè)大開(kāi)�,典型值為50%�80%的焊膏覆蓋量。實(shí)踐證明,50μm的焊�(diǎn)厚度�(duì)改善板級(jí)可靠性很有幫�,為了達(dá)到這一厚度,建議對(duì)于底部填充熱�(guò)孔設(shè)�(jì)的焊膏厚度至�50%以上;對(duì)于貫通孔,覆蓋率至少75%以上�

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