Pengemasan QFN: Jenis, Pengelasan, dan Keuntungan Utama untuk Elektronik Berkinerja Tinggi

Apakah Anda bekerja dengan mikrokomputer, PCB, atau modul terprogram? Kemudian, Anda memerlukan komponen IC yang bekerja. Dan QFN atau quad micro lead frame package adalah salah satu untuk dipertimbangkan. Apa itu QFN? Itu berarti quad flat no-lead. Kami akan membahasnya lebih detail nanti dalam artikel ini. Jadi, mengapa memilih pengemasan QFN? Selain merupakan salah satu paket paling populer, QFN adalah serbaguna. Juga, itu menonjol karena terjangkau dan performa yang luar biasa.

Artikel ini menjelaskan lebih banyak tentang pengemasan, jenis, metode pengelasan, dan lebih banyak lagi.

Mari kita mulai.

Apa Itu Paket QFN?

QFN Package

Source: Wikimedia Commons

QFN adalah paket semiconductor yang menghubungkan ASCIC ke PCB. Dan ia melakukan ini dengan menggunakan teknologi surface-mount.

Selanjutnya, QFN adalah paket berbasis lead frame yang disebut Chip Scale Package (CSP). Dan itu karena itu memungkinkan Anda untuk melihat dan menghubungi leads setelah pemasangan.

Biasanya, lead frame tembaga menyusun interkoneksi PCB dan die assembly dari paket QFN. Plus, paket ini dapat memiliki satu atau beberapa baris pin.

Dengan demikian, struktur baris tunggal paket terbentuk oleh proses saw singulation atau punch singulation. Dan kedua prosedur ini memecah koleksi paket yang luas menjadi paket tunggal.

Selanjutnya, QFN multi-baris melalui proses etching tembaga untuk mendapatkan jumlah pin dan baris yang diinginkan. Kemudian, saw akan mencingulate baris dan pin.

Juga, QFN biasanya memiliki thermal pad terbuka di bawah paket. Oleh karena itu, Anda dapat solder paket langsung ke PCB jika Anda ingin transfer panas optimum dari die.

Jenis Paket QFN

Ada berbagai jenis paket QFN. Berikut adalah beberapa di antaranya:

Plastic-Molded QFNs

Plastic-Molded QFNs

Source: Wikimedia Commons

Menariknya, paket ini cukup murah. Plastic-molded QFN tidak memiliki tutup, dan memiliki dua bagian: lead frame tembaga dan gabungan plastik. Namun, ini terbatas pada aplikasi yang memiliki sekitar 2 – 3 GHz.

Air-Cavity QFN

Air-Cavity QFN

Source: Pixabay

QFN ini memiliki air cavity dalam paketnya. Dan ini terdiri dari tiga bagian: tutup plastik atau keramik, lead frame tembaga, dan badan plastik-molding (tanpa seal dan terbuka). Juga, jenis QFN ini mahal karena konstruksinya. Namun, Anda dapat menggunakannya untuk aplikasi microwave yang berkisar dari 20 hingga 25 GHz.

QFN with Wettable Flanks

QFN with wettable flanks

Source: Pixabay

QFN with wettable flanks memiliki elevasi yang menunjukkan solder wetting. Oleh karena itu, mudah bagi desainer untuk memeriksa secara visual dan memastikan pad terpasang pada PCB.

Punch-Type QFN

Punch-Type QFN

Source: Pixlr

Jenis QFN ini memiliki paket yang di-molding dalam satu cavitiy molding format. Dan sebuah alat punch memisahkan cavitiy molding, hence the name. Juga, ini berarti Anda hanya dapat mendapatkan satu paket yang di-molding dengan metode ini.

Sawn-Type QFN

Model Structure of Sawn-Type QFN

Source: Researchgate

Paket ini menggunakan MAP (mold array process) untuk molding. Prosesnya melibatkan pemotongan set besar kotak menjadi bagian yang lebih kecil. Kemudian, Anda dapat menyelesaikan proses dengan mengurutkan paket sawn-type secara individual.

Flip Chip QFN

Flip Chip QFN

Source: Pixabay

Flip-chip adalah paket molding yang murah. Dan kotak ini menggunakan flip-chip interconnections pada substrate (lead frame tembaga).

Berkat jalur listrik yang pendek, ini adalah Quad Flat No-Lead ideal untuk performa listrik.

Wire Bond QFN

Wire Bond QFN

Source: Researchgate

Paket ini terhubung ke jejak PCB, semiconductor, atau integrated circuit langsung dengan kabel ke terminal chip.

QFN Assembly

QFN Packaging

Source: Wikimedia Commons

Berikut adalah langkah-langkah dasar untuk surface-mount assembly komponen QFN:

Langkah 1 – Lakukan Pencetakan Solder-Paste

Pertama-tama, Anda harus memulai assembly dengan pencetakan solder paste. Dan prosesnya melibatkan penyebaran solder paste secara merata pada papan Anda sebelum menempatkan komponen.

Langkah 2 – Penempatan Komponen

Anda dapat mulai memasang komponen IC QFN Anda pada papan Anda berdasarkan tata letak desain PCB Anda. Juga, sangat penting untuk menggunakan alat yang akurat dan presisi di tahap ini karena komponen memiliki interkoneksi padat tinggi.

Langkah 3 – Lakukan Inspeksi Sebelum Reflow

Langkah ini sangat penting karena Anda harus memastikan bahwa papan layak memasuki reflow oven. Sambil Anda melakukannya, pastikan papan Anda tidak memiliki kontaminan pada permukaannya yang dapat mengubah proses soldering.

Langkah 4 – Lanjutkan dengan Reflow Soldering

Silakan letakkan dalam reflow oven untuk soldering setelah Anda memastikan papan Anda dalam kondisi baik.

Langkah 5 – Periksa Papan Anda Setelah Reflow Soldering

Alasan langkah ini adalah untuk memastikan kualitas solder.

Juga, penting untuk dicatat bahwa Anda membutuhkan desain stencil dan footprint PCB yang tepat untuk komponen yang dirakit. Dengan cara itu, Anda akan bekerja berdasarkan desain intent.

Bagaimana Cara Melakukan Soldering Paket QFN?

Seperti yang disebutkan sebelumnya, soldering adalah bagian penting dari proses assembly QFN. Jadi, saat PCB memasuki reflow oven, beberapa bagian papan memanas lebih cepat dari yang lain. Dan ini terjadi karena suhu dalam reflow oven.

Bagian yang memanas cepat adalah bagian yang lebih ringan dari papan. Namun area dengan area tembaga besar membutuhkan waktu lebih lama untuk memanas. Dengan demikian, Anda dapat menggunakan termocouple untuk seluruh proses.

Dan perangkat ini membantu Anda memantau suhu permukaan paket QFN. Selain itu, termocouple membantu Anda memastikan bahwa suhu tubuh paket puncak (Tp) Anda tidak melebihi nilai standar.

Keuntungan Paket QFN

• Paket tidak memiliki masalah lead co-planarity.
• Memiliki footprint kecil yang membantu menghemat ruang pada PCB.
• QFN menggunakan peralatan surface mount reguler dan aliran untuk assembly PCB.
• Paket relatif tipis, yaitu, QFN memiliki tinggi paket kurang dari 1mm.
• Memiliki performa termal yang luar biasa (pertimbangkan bahwa ia menawarkan rute yang baik untuk transfer panas dari die ke papan saat soldering).
• Komponen pada papan dapat berada dekat dengan komponen QFN karena ukuran kecil, lokasi, dan bentuk faktor dari kontak pad.
• QFN memiliki package lead inductance yang sedikit.
• Performa listrik yang luar biasa.
• Paket semiconductor terjangkau.

Masalah dengan QFN

QFN adalah paket yang luar biasa, tetapi datang dengan snag seperti:

Masalah Manufaktur

Sebagai desainer PCB, salah satu kekhawatiran besar dengan QFN adalah manufacturability. Mungkin sulit untuk memiliki tingkat defect yang rendah dalam menempatkan dan mereflow QFNs.

Tidak diragukan lagi, QFNs telah mencapai beberapa keberhasilan ketika memasuki produk low-mix, high-volume. Namun paket cenderung memiliki masalah potensial dengan operasi high-mix, low volume. Dan masalah ini melintasi dua area signifikan: desain papan dan stencil.

Jadi, untuk proses desain stencil Anda, Anda harus akurat dengan desain aperture dan ketebalan stencil. Contohnya, jika Anda memiliki terlalu banyak voiding atau paste, itu akan mempengaruhi desain stencil Anda. Oleh karena itu, pendekatan terbaik adalah untuk menempel pada pedoman produsen. Dan targetkan ketebalan solder sekitar 2 – 3mils.

Juga, rasio aperture Anda terhadap pad harus sekitar 0.8:1—dengan banyak aperture yang lebih kecil. Sama halnya dengan desain papan, pastikan desain bond pad Anda sekitar 0.2 hingga 0.3mm jauh dari footprint paket.

Masalah Soldering

Karena jarak pad-to-pad yang sempit dari paket, ada risiko yang meningkat dari solder-bridging. Dan QFN tidak memiliki lead. Jadi, Anda mungkin mengalami tantangan jika Anda harus melepas solder paket.

Kompatibilitas dengan Beberapa Proses OEM

Pengemasan QFN mungkin rentan terhadap perubahan dimensi pada papan atau bagian. Dan ini biasanya terjadi karena paket tidak memiliki lead. Oleh karena itu, kurang robust saat Anda mengekspos paket IC ini ke beberapa rentang praktik OEM atau CM nominal yang luas.

Juga, board flexure adalah perubahan dimensi lain yang mungkin dialami oleh paket ini. Dengan kata lain, jika Anda menyubjekkan QFN (paket datar) pada aktivitas seperti in-circuit testing, board attachment, dll., komponen akan berada di bawah stres tinggi. Dan ini terjadi karena paket tidak memiliki lead tembaga panjang dan fleksibel.

Apa Perbedaan Antara QFN dan QFP?

QFP berarti (quad flat pack). Dan perbedaan antara kedua array paket meliputi:

QFN	QFP
Leads extend on the four sides of the package.	The lead extends out in an L-shape or gull-wing shape.
Average footing for the package during the PCB assembly process.	The lead form has an excellent base for the package during PCB assembly.
No variants	Some of the variants include very thin QFP (VQFP), low-profile QFP (LQFP), thin QFP (TQFP), etc.
The package has only eight pins and a thermal pad.	Has different pins ranging from eight to seventy pins per side.

Kata Terakhir

Pengemasan QFN adalah pilihan yang tepat jika Anda ingin opsi ringan yang mudah ditangani. Juga, paket IC tanpa lead ini efektif untuk menghubungkan die silicon IC ke papan sirkuit cetak.

Selain itu, paket sempurna untuk aplikasi yang membutuhkan pembuangan panas yang baik. Dan assembly-nya mudah sekali. Yang perlu Anda lakukan adalah menempel pada langkah-langkah yang kami sorot dalam artikel ini.

Apa pendapat Anda tentang paket QFN? Apakah Anda perlu mendapatkan yang terbaik untuk proyek berikutnya Anda? Silakan hubungi kami.