Desain Optimal dan Pencetakan Tempel Solder Kompatibel dengan Pemasangan Komponen QFN

Peningkatan kerapatan perakitan produk elektronik yang konstan mengarahkan komponen dan perangkat elektronik ke miniaturisasi, pitch halus, dan bahkan tanpa lead. Artikel ini akan membahas teknologi pencetakan pasta solder yang sangat baik yang kompatibel dengan komponen QFN (quad-flat no-leads) dan memperkenalkan komponen QFN dan komponen LCCC (pembawa chip keramik tanpa timah) yang fiturnya akan diuraikan. Struktur QFN dan desain pad juga akan diperkenalkan berdasarkan desain tampilan paket QFN, desain pad QFN, dan desain bukaan stensil QFN. Akhirnya, teknologi pencetakan pasta solder yang sangat baik dari komponen QFN akan dianalisis dari perspektif bahan pasta solder, sifat dan parameter stensil stainless, lingkungan pencetakan, desain teknologi pencetakan pasta solder dan peralatan pencetakan dengan cacat terkemuka pencetakan pasta solder komponen QFN dibahas dan praktis pengalaman memperkenalkan implementasi pencetakan pasta solder yang sangat baik yang kompatibel dengan komponen QFN.

QFN dan LCCC adalah dua jenis komponen tanpa timbal yang paling umum yang tidak biasa. Dibandingkan dengan komponen timah, pad PCB (Printed Circuit Board) dan bukaan stensil logam memiliki bantalan yang berbeda dari bantalan untuk timah halus dan panjang, terutama dalam hal teknologi pencetakan pasta solder.

Keuntungan Esensial QFN

Bahan utama paket LCCC adalah keramik sedangkan QFN adalah plastik dengan harga murah yang lebih diterima oleh produk elektronik konsumen. Akibatnya, QFN banyak diterapkan pada peralatan rumah tangga skala kecil. Komponen QFN berfungsi sebagai kotak atau persegi panjang, yang mirip dengan CSP (paket ukuran chip). Satu-satunya perbedaan di antara mereka adalah bahwa komponen QFN tidak menahan bola solder di bawah sehingga sambungan listrik dan mekanik antara papan PCB dan QFN sepenuhnya bergantung pada pasta solder yang meleleh selama penyolderan reflow dan akan menjadi sambungan solder setelah pendinginan. Karena jarak kontak adalah yang terpendek antara QFN dan bantalan PCB, menghasilkan kinerja listrik dan kinerja termal yang lebih baik daripada sebagian besar komponen timbal, yang terutama lebih cocok untuk produk elektronik yang membutuhkan persyaratan disipasi termal dan kinerja listrik yang lebih tinggi. Dibandingkan dengan komponen PLCC (pembawa chip bertimbal plastik) tradisional, komponen QFN secara dramatis berkurang dalam hal area paket, ketebalan dan berat dengan induktansi parasit berkurang 50% sehingga mereka bekerja lebih baik terutama untuk ponsel dan komputer.

Desain Papan PCB untuk Komponen QFN

• Desain Bentuk Paket QFN

Sebagai bentuk paket IC (sirkuit terpadu) yang lebih baru, komponen QFN berisi ujung solder yang sejajar dengan bantalan pada papan sirkuit. Tembaga telanjang biasanya dirancang di tengah komponen, memberikan konduktivitas termal dan kinerja listrik yang lebih baik. Dengan demikian, ujung solder I/O untuk sambungan listrik dapat didistribusikan di sekitar sirip pendingin sentral, yang membuatnya lebih fleksibel untuk melakukan penelusuran PCB. Ujung penyolderan I/O datang dalam dua jenis:satu adalah untuk membuat bagian bawah komponen terbuka dengan bagian lain yang dikemas dalam komponen sementara jenis lainnya adalah ujung penyolderan parsial terbuka di samping komponen.

Dengan jenis meninju atau zigzag diterapkan, timah tembaga kemudian digunakan untuk membuat wafer internal dan chip tembaga ujung solder pusat dan ujung solder sekitarnya terhubung untuk menghasilkan struktur rangka. Resin kemudian dimanfaatkan untuk memperbaikinya melalui fiksasi cetakan dan enkapsulasi, ujung penyolderan pusat dan ujung penyolderan perifer mengarah ke luar kemasan.

• Desain Pad untuk QFN

Karena lembaran tembaga besar untuk pembuangan panas tersedia di bagian bawah komponen QFN, desain bantalan PCB yang sangat baik dan desain stensil logam harus diterapkan untuk menghasilkan sambungan penyolderan yang andal pada komponen QFN. Desain pad untuk QFN berisi tiga aspek:

sebuah. Desain bantalan pin I/O periferal

Pad untuk I/O pada papan PCB harus dirancang sedikit lebih besar dari ujung solder I/O QFN. Sisi internal pad harus dirancang menjadi lingkaran agar sesuai dengan bentuk pad. Jika PCB memiliki ruang desain yang cukup, panjang perimetrik pad I/O pada papan sirkuit harus setidaknya 0,15mm sedangkan panjang tahan internal harus setidaknya 0,05mm untuk menjamin ruang yang cukup antara bantalan yang ada di sekitar QFN dan bantalan di bagian tengah, melarang bridging berlangsung.

b. Desain Masker Solder PCB

Desain topeng solder PCB terutama datang dalam dua kategori:SMD (masker solder ditentukan) dan NSMD (masker non-solder ditentukan). Kategori topeng solder sebelumnya memiliki bukaan yang lebih kecil dari bantalan logam sedangkan kategori topeng solder terakhir memiliki bukaan yang lebih besar dari bantalan logam. Karena teknologi NSMD lebih mudah dikendalikan dalam teknologi korosi tembaga, pasta solder dapat ditempatkan di sekitar bantalan logam dengan keandalan sambungan solder yang sangat meningkat. Teknologi SMD harus diambil dalam desain masker solder pad disipasi termal pusat dengan area yang relatif luas.

Bukaan masker solder harus 120 hingga 150μm lebih besar dari bantalan, yaitu, jarak 60 hingga 75μm harus dijaga antara masker solder dan bantalan logam. Desain bantalan melengkung harus memiliki bukaan topeng solder melengkung yang sesuai yang kompatibel dengannya. Terutama topeng solder yang cukup harus dipertahankan di sudut untuk menghentikan bridging terjadi. Masker solder harus ditutup pada setiap bantalan I/O.

Masker solder harus menutupi lubang pada bantalan untuk pembuangan termal untuk menghentikan pasta solder mengalir dari lubang termal melalui karena mungkin akan menyebabkan penyolderan kosong antara ujung solder telanjang pusat QFN dan bantalan pembuangan termal pusat PCB. Masker solder melalui lubang terutama hadir dalam tiga jenis:masker solder atas, masker solder bawah dan melalui lubang. Diameter topeng solder lubang tembus harus 100μm lebih besar dari lubang tembus. Disarankan bahwa minyak topeng solder dilapisi untuk memblokir lubang di sisi belakang PCB, yang dapat menghasilkan banyak rongga di sisi depan bantalan pembuangan panas, yang bermanfaat untuk pelepasan gas selama proses penyolderan reflow.

c. Bantalan Termal Tengah dan Desain Lubang-Lubang

Karena pad dirancang untuk pembuangan panas di bagian tengah bawah QFN, bantalan ini memiliki kinerja termal yang sangat baik. Untuk menghantarkan panas secara efisien dari bagian internal IC ke papan PCB, bantalan termal yang sesuai dan lubang pembuangan termal harus dirancang di bagian bawah PCB. Bantalan termal menyediakan area penyolderan yang andal dan pembuangan panas melalui lubang menyediakan fungsi pembuangan panas.

Lubang udara akan dihasilkan selama penyolderan oleh bantalan besar di bagian bawah komponen. Untuk mengurangi jumlah lubang udara seminimal mungkin, lubang tembus termal harus dibuka pada bantalan termal, dengan cepat menghantarkan panas dan bermanfaat untuk pembuangan panas. Jumlah dan ukuran desain termal melalui lubang tergantung pada bidang aplikasi paket, tingkat daya IC dan persyaratan kinerja listrik.

• Desain Pembukaan Stensil QFN

sebuah. Desain Lubang Kebocoran Pad I/O Perifer

Desain bukaan stensil logam umumnya sesuai dengan prinsip rasio luas dan rasio lebar-tebal karena jenis komponen tertentu mungkin memanfaatkan prinsip pengentalan lokal atau pengenceran lokal.

b. Desain Pembukaan Pad Besar Disipasi Termal Tengah

Karena bantalan disipasi termal pusat termasuk dalam skala besar dan gas cenderung keluar dengan gelembung yang dihasilkan. Jika sejumlah besar pasta solder diterapkan, lebih banyak lubang gas akan disebabkan dengan banyak cacat yang dihasilkan juga seperti percikan dan bola solder dll. Untuk mengurangi jumlah lubang gas seminimal mungkin dan mendapatkan jumlah pasta solder yang optimal selama termal- disipasi desain bantalan besar, susunan lubang kebocoran bersih dipilih untuk menggantikan lubang kebocoran besar dan setiap lubang kebocoran kecil dapat dirancang menjadi lingkaran atau persegi yang ukurannya tidak terbatas selama jumlah lapisan pasta solder berada dalam kisaran 50% hingga 80%.

c. Jenis dan Ketebalan Stensil

Desain pembukaan pad disipasi termal stensil logam secara langsung terkait dengan ketebalan lapisan pasta solder, yang menentukan tinggi sambungan komponen rakitan.

Teknologi Pencetakan Pasta Solder yang Sangat Baik

Elemen yang menentukan kualitas pencetakan pasta solder QFN terutama meliputi pasta solder, bantalan PCB, stensil logam, printer pasta solder, dan operasi manual.

Pasta solder memiliki bahan yang jauh lebih rumit daripada paduan timah murni, yang mengandung partikel paduan solder, fluks, pengatur reologi, zat pengontrol viskositas, dan pelarut. Karena komponen QFN adalah perangkat tanpa timbal yang berisi bantalan disipasi termal besar di bagian tengah, persyaratan yang relatif tinggi telah ditetapkan untuk teknologi kontrol viskositas dan viskositas. Viskositas pasta solder tidak boleh terlalu tinggi karena viskositas yang terlalu tinggi akan menyulitkan untuk melewati bukaan pada stensil. Selain itu, jejak pencetakan tidak lengkap dengan viskositas rendah.

Semakin kecil partikel pasta solder, semakin kental pasta solder. Semakin tinggi jumlah partikel yang dimasukkan, pasta solder akan semakin kental. Pasta solder memiliki viskositas tertinggi dengan partikel melingkar dan sebaliknya. Dalam hal pencetakan jarak sangat halus, pasta solder dengan partikel yang lebih tipis harus digunakan untuk mendapatkan resolusi pasta solder yang lebih baik.

Pencetakan pasta solder adalah proses yang rumit yang mengandung begitu banyak parameter teknis yang masing-masing akan membawa banyak kerusakan jika tidak disesuaikan dengan benar. Semua parameter tersebut terutama mencakup tekanan scraper, ketebalan pencetakan, kecepatan pencetakan, metode pencetakan, parameter scraper, kecepatan demolding dan frekuensi pembersihan stensil. Ketika scraper memiliki tekanan rendah, pasta solder akan gagal tiba secara efektif di bagian bawah bukaan stensil dan jatuh di atas bantalan. Ketika scraper memiliki tekanan yang terlalu besar, pasta solder akan menjadi terlalu tipis atau bahkan merusak stensil. Penebalan pencetakan pasta solder yang sesuai baik untuk meningkatkan keandalan perakitan komponen QFN.

Perlu Layanan Perakitan PCB Berkualitas Tinggi dengan Komponen QFN? PCBCart Siap Membantu!

PCBCart memiliki pengalaman yang kaya dalam merakit hampir semua jenis komponen elektronik ke papan sirkuit tercetak, termasuk komponen QFN. Jika Anda memiliki permintaan PCBA, kami sarankan klik tombol di bawah ini untuk meminta penawaran perakitan PCB turnkey. Sebaiknya pilih rumah PCBA yang paling hemat biaya dengan membandingkan beberapa penawaran.

Anda mungkin juga tertarik pada:
• Elemen Memastikan Desain Papan PCB yang Sangat Baik untuk QFN
• Persyaratan Desain Stensil pada Komponen QFN untuk Performa Optimal PCBA
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart
• Layanan Perakitan PCB Turnkey Lanjutan dari PCBCart