QFN封裝的PCB焊盤和印刷網(wǎng)板設(shè)計

1、QFNi寸裝的PCB焊盤和印刷網(wǎng)板設(shè)計|0減小字體增大字體作者：佚名來源：本站整理發(fā)布時間：2010-01-1713:21:03金田!?1I不1百1近幾年來，由于QFN封裝（QuadFlatNo-leadpackage,方形扁平無引腳封裝）具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕，其應(yīng)用正在快速增長。采用微型引線框架的QFN封裝稱為MLF（MicroLeadFrame,微引線框架）封裝。QFN封裝和CSP（ChipSizePackage,芯片尺寸封裝）有些相似，但元件底部沒有焊球，與PCB的電氣和機械連接是通過PCB焊盤上印刷焊膏經(jīng)過回流焊形成的焊點來實現(xiàn)的。QFN封裝對工藝提出了新的要求，本文將

2、對PCB焊盤和印刷網(wǎng)板設(shè)計進行探討。部橫截曲更H/d直懂cedr圖1:外露散熱焊盤的QFN封裝QFN封裝的特點QFN是一種無引腳封裝，呈正方形或矩形，封裝底部中央位置有一個大面積裸露焊盤用來導(dǎo)熱，圍繞大焊盤的封裝四周有實現(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊盤。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，內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑短，自感系數(shù)以及封裝體內(nèi)布線電阻很低，所以它能提供卓越的電性能。此外，它還通過外露的引線框架焊盤提供了出色的散熱性能，該焊盤具有直接散熱通道，用于釋放封裝內(nèi)的熱量。通常將散熱焊盤直接焊接在電路板上，PCB中的散熱過孔有助于將多余的功耗擴散到銅接地板中，從而吸收多余

3、的熱量。圖1顯示了這種采用PCB焊接的外露散熱焊盤的封裝。由于體積小、重量輕，以及極佳的電性能和熱性能，QFN封裝特別適合任何一個對尺寸、重量和性能都有要求的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的28引腳PLCC封裝相比，32引腳QFN封裝的面積（5m訴5mm）縮小了84%,厚度（0.9mm）降低了80%,重量（0.06g）減輕了95%,電子封裝寄生效應(yīng)也降低了50%,所以非常適合應(yīng)用在手機、數(shù)碼相機、PDA及其他便攜電子設(shè)備的高密度PCB上。PCB焊盤設(shè)計QFN的焊盤設(shè)計主要包含以下三個方面：周邊引腳的焊盤設(shè)計、中間熱焊盤及過孔的設(shè)計和對PCB阻焊層結(jié)構(gòu)的考慮。1、周邊引腳的焊盤設(shè)計對于QFN封裝，PCB的焊盤可采

4、用與全引腳封裝一樣的設(shè)計，周邊引腳的焊盤設(shè)計尺寸如圖2所示。在圖中，尺寸Zmax為焊盤引腳外側(cè)最大尺寸，Gmin是焊盤引腳內(nèi)側(cè)最小尺寸，D2t為散熱焊盤尺寸，X、Y是焊盤的寬度和長度。圖2:PCB焊盤的設(shè)計尺寸MLF封裝的焊盤的公差分析包括元件公差、印制板制造公差和貼裝設(shè)備的精度。這類問題的分析IPC已建立了一個標準程序，根據(jù)這個程序可計算得出各種MLF元件推薦的焊盤尺寸，表1列出了一些常見的引腳間距為0.5mm的QFN封裝的PCB焊盤設(shè)計尺寸。2、散熱焊盤和散熱過孔設(shè)計QFN封裝具有優(yōu)異的熱性能，主要是因為封裝底部有大面積散熱焊盤，為了能有效地將熱量從芯片傳導(dǎo)到PCB上，PCB底部必須設(shè)計與

5、之相對應(yīng)的散熱焊盤和散熱過孔。散熱焊盤提供了可靠的焊接面積，過孔提供了散熱途徑。通常散熱焊盤的尺寸至少和元件暴露焊盤相匹配，然而還需考慮各種其他因素，如避免和周邊焊盤的橋接等，所以熱焊盤尺寸需要修訂，具體尺寸如表1所示。表1:PCB焊盤設(shè)計尺寸（單位：mm）散熱過孔的數(shù)量及尺寸取決于封裝的應(yīng)用情況、芯片功率大小，以及電性能的要求。建議散熱過孔的間距在1.01.2mm，過孔尺寸在0.30.33mm。散熱過孔有4種設(shè)計形式：使用干膜阻焊膜從過孔頂部或底部阻焊；使用液態(tài)感光（LPI）阻焊膜從底部填充；或者采用貫通孔”，如圖3所示。上述方法各有利弊：從頂部阻焊對控制氣孔的產(chǎn)生比較好，但會阻礙焊膏印刷；

6、底邊的阻焊和底部填充由于氣體的外逸會產(chǎn)生大的氣孔，覆蓋對熱性能方面有不利的影響；貫通孔允許焊料流進過孔，減小了氣孔的尺寸,的焊料會減少。散熱過孔設(shè)計要根據(jù)具體情況而定，建議使用頂部或底部阻焊。PCB頂面的阻焊層2個熱過孔，但元件底部焊盤上圖3:散熱過孔的4種設(shè)計形式回流焊曲線和峰值溫度對氣孔的形成也有很大的影響，經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，在底部填充的熱焊盤區(qū)域，當峰值回流溫度從210C增加到215220C時，氣孔減少；對于貫通孔，PCB底部的焊料流出隨回流溫度的降低而減少。12下一頁3、阻焊層的結(jié)構(gòu)建議使用NSMD阻焊層，阻焊層開口應(yīng)比焊盤開口大120150am,即焊盤銅箔到阻焊層的間隙有6075am

7、,這樣允許阻焊層有一個制造公差，通常這個公差在5065am之間。當引腳間距小于0.5mm時，引腳之間的阻焊可以省略。網(wǎng)板設(shè)計能否得到完美、可靠的焊點，印刷網(wǎng)板設(shè)計是關(guān)鍵的第一步。四周焊盤網(wǎng)板開口尺寸和網(wǎng)板的厚度的選取有直接的關(guān)系，一般較厚的網(wǎng)板可以采用開口尺寸略小于焊盤尺寸的設(shè)計，而較薄的網(wǎng)板開口尺寸可設(shè)計到1:1o推薦使用激光制作開口并經(jīng)過電拋光處理的網(wǎng)板。1、周邊焊盤的網(wǎng)板設(shè)計網(wǎng)板的厚度決定了印刷在PCB上的焊膏量，太多的焊膏將會導(dǎo)致回流焊接時橋連。所以建議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)板。網(wǎng)板開口尺寸可適當比焊盤

8、小一些，以減少焊接橋連的發(fā)生，如圖4所示。Mi口口寧0000口O口I-呂口口口呂口口口g圖4:網(wǎng)板開口設(shè)計2、散熱焊盤的網(wǎng)板設(shè)計當芯片底部的暴露焊盤和PCB上的熱焊盤進行焊接時，熱過孔和大尺寸焊盤中的氣體將會向外溢出，產(chǎn)生一定的氣孔，因此如果焊膏面積太大，會產(chǎn)生各種缺陷（如濺射和焊球等）。但是，消除這些氣孔幾乎是不可能的，只有將氣孔減至最小。在熱焊盤區(qū)域網(wǎng)板設(shè)計時，要經(jīng)過仔細考慮，建議在該區(qū)域開多個小的開口，而不是一個大開口，典型值為50%80%的焊膏覆蓋量。實踐證明，50am的焊點厚度對改善板級可靠性很有幫助，為了達到這一厚度，建議對于底部填充熱過孔設(shè)計的焊膏厚度至少50%以上；對于貫通孔，

9、覆蓋率至少75%以上。上一頁12PCB過孔的作用及原理在走線的Via孔附近加接地Via孔的作用及原理是什么？答：pcb板的過孔，按其作用分類，可以分為以下幾種：1、信號過孔（過孔結(jié)構(gòu)要求對信號影響最?。?、電源、地過孔（過孔結(jié)構(gòu)要求過孔的分布電感最小）3、散熱過孔（過孔結(jié)構(gòu)要求過孔的熱阻最?。┥厦嫠f的過孔屬于接地類型的過孔，在走線的Via孔附近加接地Via孔的作用是給信號提供一個最短的回流路徑。注意：信號在換層的過孔，就是一個阻抗的不連續(xù)點，信號的回流路徑將從這里斷開，為了減小信號的回流路徑所包圍的面積，必須在信號過孔的周圍打一些地過孔提供最短的信號回流路徑，減小信號的emi輻射。這種輻射隨

10、之信號頻率的提高而明顯增加。請問在哪些情況下應(yīng)該多打地孔？有一種說法：多打地孔，會破壞地層的連續(xù)和完整。效果反而適得其反。答：首先，如果多打過孔，造成了電源層、地層的連續(xù)和完整，這種情況使用堅決避免的。這些過孔將影響到電源完整性，從而導(dǎo)致信號完整性問題，危害很大。打地孔，通常發(fā)生在如下的三種情況：1、打地孔用于散熱；2、打地孔用于連接多層板的地層；3、打地孔用于高速信號的換層的過孔的位置；但所有的這些情況，應(yīng)該是在保證電源完整性的情況下進行的。那就是說，只要控制好地孔的間隔，多打地孔是允許的嗎？在五分之一的波長為間隔打地孔沒有問題嗎？假如我為了保證多層板的地的連接，多打地孔，雖然沒有隔斷，那會

11、不會影響地層和電源層的完整呢？答：如果電源層和地層的銅皮沒有被隔斷影響是不大的。在目前的電子產(chǎn)品中，一般EMI的測試范圍最高為1Ghz。那么1Ghz信號的波長為30cm,1Ghz信號1/4波長為7.5cm=2952mil。也即過孔的間隔如果能夠小于2952mil的間隔打，就可以很好的滿足地層的連接，起到良好的屏蔽作用。一般我們推薦每1000mil打地過孔就足夠了。Tags:作者：佚名S本日：1本周：4本月：10總數(shù)：23返回上一情感語錄1 .愛情合適就好，不要委屈將就，只要隨意，彼此之間不要太大壓力2 .時間會把最正確的人帶到你身邊，在此之前，你要做的，是好好的照顧自己3 .女人的眼淚是最無用

12、的液體，但你讓女人流淚說明你很無用4 .總有一天，你會遇上那個人，陪你看日出，直到你的人生落幕5 .最美的感動是我以為人去樓空的時候你依然在6 .我莫名其妙的地笑了，原來只因為想到了你7 .會離開的都是廢品，能搶走的都是垃圾8 .其實你不知道，如果可以，我愿意把整顆心都刻滿你的名字9 .女人誰不愿意青春永駐，但我愿意用來換一個疼我的你10 .我們和好吧，我想和你拌嘴吵架，想鬧小脾氣，想為了你哭鼻子，我想你了11 .如此情深，卻難以啟齒。其實你若真愛一個人，內(nèi)心酸澀，反而會說不出話來12 .生命中有一些人與我們擦肩了，卻來不及遇見；遇見了，卻來不及相識；相識了，卻來不及熟悉，卻還要是再見13 .對自己好點，因為一輩子不長；對身邊的人好點，因為下輩子不一定能遇見14 .世上總有一顆心在期待、呼喚著另一顆心15 .離開之后，我想你不要忘記一件事：不要忘記想念我。想念我的時候