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QFN封装的优缺点及其发展

高工
2014-06-12 10:31:32    评分

 QFN封装

  QFN的英文全称是quad flat non-leaded package),无引线四方扁平封装(QFN) 是具有外设终端垫以及一个用于机械和热量完整性暴露的芯片垫的无铅封装。该封装可为正方形或长方形。封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP 小,高度 比QFP 低。材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC 标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。塑料QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm 外, 还有0.65mm 和0.5mm 两种。这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P-LCC 等。

  QFN封装的特点

  ● 表面贴装封装

  ● 无引脚焊盘设计占有更小的PCB面积

  ● 组件非常薄(1mm),可满足对空间有严格要求的应用

  ● 非常低的阻抗、自感,可满足高速或者微波的应用

  ● 具有优异的热性能,主要是因为底部有大面积散热焊盘

  ● 重量轻,适合便携式应用

  ● 无引脚设计

  QFN封装的焊接方法

  QFN与DFN还有MLP封装的芯片一样,是要在在125摄氏度下烘烤24小时以去掉其中水份.不过烘烤在芯片制造商出厂完成.用户可直接组装带圈中的芯片.如芯片属零购,则会吸水份,须烘烤,不然成品率会降低.焊接方法有:

  手工样板焊接: 先在板子和芯片上烫焊锡,然后在PCB上涂助焊剂,用镊子把芯片定位到PCB上对准后用烙铁在边上加热,此方法焊接效率较低,但比较可靠,适合样板而不适合批量。

  钢网(也可以找现成的同样封装的钢网),刷锡膏,手工贴上,过回流焊(或热风台)。简单的话先在焊盘上上点锡,各个焊盘要用锡一样多,高度要均匀,然后涂上些粘稠的松香,把芯片放上去,用热风焊台均匀加热,这时不要给芯片加压,等焊锡熔化后,把芯片浮起,自动对准位置后,停止加热,冷却后就行了。焊接好的锡面比较漂亮。

  用回流焊工艺在PCB上贴装,最好用点焊膏方式,对贴片机要求较高。如果是制样的话,根据其外形,在PCB上做好精确定位标识,焊盘上点胶后,用手工仔细贴片,过回流焊,或者有经验的话,也可用平台加热。

  QFN 封装优缺点

  近几年来,QFN封装(Quad Flat No-lead,方形扁平无引线封装)由于具有良好的电和热性能、体积小、重量轻,其应用正在快速增长。采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装(Micro Lead Frame—微引线框架),QFN封装和CSP(Chip Size Package,芯片尺寸封装)有些相似,但元件底部没有焊球。

  优点:QFN封装(方形扁平无引脚封装)具有良好的电和热性能、体积小、重量轻、其应用正在快速增长;开发成本低,目前很多design house用QFN/DFN作为新品开发;QFN封装具有优异的热性能,主要是因为封装底部有大面积散热焊盘,为了能有效地将热量从芯片传导到PCB上,PCB底部必须设计与之相对应的散热焊盘以及散热过孔,散热焊盘提供了可靠的焊接面积,过孔提供了散热途径;由于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP封装那样具有鸥翼状引线,内部引脚与焊盘之间的导电路径短,自感系数以及封装体内布线电阻很低,所以它能提供卓越的电性能;此外,它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能,该焊盘具有直接散热通道,用于释放封装内的热量。通常将散热焊盘直接焊接在电路板上,并且PCB中的散热过孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中,从而吸收多余的热量。QFN封装不必从两侧引出接脚,因此电气效能胜于引线封装必须从侧面引出多只接脚的SO等传统封装。

  QFN有一个很突出的特点,即QFN封装与超薄小外形封装(TSSOP)具有相同的外引线配置,而其尺寸却比TSSOP的小62%。根据QFN建模数据,其热性能比TSSOP封装提高了55%,电性能(电感和电容)比TSSOP封装分别提高了60%和30%。

  QFN封装由于体积小、重量轻、加上杰出的电性能和热性能,这种封装特别适合任何一个对尺寸、重量和性能都有的要求的应用。

  缺点:对QFN的返修,因焊接点完全处在元件封装的底部,桥接、开路、锡球等任何的缺陷都需要将元件移开,又因为QFN体积小、重量轻、且它们又是被使用在高密度的装配板上,使得返修的难度大。工业级别和汽车级别QFN目前是不用的,可靠性太低,有待新工艺开发。

  




关键词: QFN    

高工
2014-06-12 10:31:32    评分
2楼
QFN的应用及其发展

  自2006年以来,QFN是典型且较为令人关注的题材,是便携式电子市场趋势。QFN封装的小外形特点,可用于笔记本电脑、数码相机、个人数字助理(PDA)、移动电话和MP3等便携式消费电子产品。从市场的角度而言,QFN封装越来越多地受到用户的关注,考虑到成本、体积各方面的因素,QFN封装将会是未来几年的一个增长点,发展前景极为乐观。

  现在在国内QFN在国内遍地开花的趋势:

  大陆以外背景的公司已在做QFN 封装的大概有:AMKOR.STATSCHIPPAC,CARSEM,UNISEM,ASAT,GAPTL等。

  国内背景的有GD,JCET,ANST,NFME等。

  安森美半导体几款高精度时钟管理产品采用了新节约空间的无铅32引脚QFN封装。新封装的外形尺寸仅为5mm×5mm,器件所占面积仅为以前封装的31%。这种改进可设计出明显较小的先进时钟管理器件,在空间受限的设计中享有更大的灵活性。与传统的28引脚PLCC封装相比,32引脚QFN封装面积(5mm×5mm)缩小了84%,厚度(0.9mm)降低了80%,重量(0.06g)减轻了95%,电子封装寄生效应也降低了50%。

  封装业者指出,QFN封装目前已经超越传统的引线封装,可用来取代成本较高的晶圆级芯片尺寸封装(waferlevelCSP),而CSP虽将封装外形缩减成芯片大小,却须使用间距很近的锡球阵列作为元件接脚,使得产品制造难度提高。QFN封装体积小,成本低,合格率高,还能为高速和电源管理电路提供更佳的共面性以及散热性。

近期凌力尔特公司推出的DC/DC转换器LT3645就是采用的QFN封装技术。许多因为QFN具有的优点,广泛的在DC/DC转换器、降压稳压器以及电源管理方案中使用QFN封装。QFN的这些应用足以让我们相信,QFN封装技术短时间内不会推出封装界的舞台!


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