Части QFN и DFN
Физически небольшие размеры и занимаемая площадь не являются единственными преимуществами для QFN. Самый маленький из этих пакетов заканчивается очень короткими проводами. Это позволяет улучшить характеристики сигнала и отличные тепловые свойства. Большинство частей QFN и DFN имеют большую металлическую контактную область на нижней стороне, только внутри рядов сигнальных контактов, как показано на изображении выше.
Силиконовые кости расположены прямо на тепловой подушке, что позволяет использовать некоторые впечатляющие тепловые характеристики. Я видел 3mm x 3mm QFNs, которые могут выводить 5V при 800 мА, для чего требовался большой пакет TO-220 и радиатор.
Тем не менее, эта дополнительная производительность идет с ценой. В этом случае цена во многом находится на арене проблем технологичности, и именно так наша беседа возвращается к моей дневной работе. В Screaming Circuits мы узнали, что вызывает проблемы QFN и как предотвратить эти проблемы. Это сводится к количеству паяльной пасты, которая подавляется, и к разнице в площади поверхности большой термопары и боковых контактов.
Пайку наносят на поверхностные подкладки через процесс шелкографии или с помощью струйного принтера с паяльной пастой. В процессе шелкообразования трафарет для пайки из нержавеющей стали создается с помощью отверстий для лазерной резки для всех накладных компонентов для поверхностного монтажа. Затем этот трафарет помещают на печатную плату (печатная плата), а паяльная паста подают с помощью ракели. Этот процесс почти идентичен концепции изготовления шелкографической футболки.
Многие магазины, включая мою, также используют пастообразный струйный принтер для нанесения пасты. Это имеет то преимущество, что позволяет легко изменять шаблон пасты «на лету». Недостаток заключается в том, что применяемые пастообразные капли не дают точности, необходимой некоторым новым сверхмалым частям.
Типичный трафарет припоя может составлять 3 или 4 мил (0,067-100 мм). Посмотрев на фотографии QFN выше, вы можете видеть, что соотношение сторон площади к толщине трафарета 4 мм достаточно велико для центральной площадки, но намного меньше для контактов по бокам.
Когда паяльная паста расплавится в печи для плавки, форма отложения припоя изменится. Я не буду вдаваться в текучую динамику этой установки, но результат заключается в том, что если центральная площадка получает полную дозу паяльной пасты, часть будет плавать на центральной площадке, а некоторые или все боковые контакты будут очень вероятно не припаять, как показано на рисунке ниже:
QFN float (Источник: Дуэйн Бенсон)
Открытие трафарета контролируется размером от CAD. К сожалению, следы частей QFN и DFN в CAD-библиотеках почти всегда ошибочны в этом отношении. Они обеспечивают открытие паяльной пасты, размер которой равен медной подушке. В программном обеспечении САПР они почти не всегда ошибочны, но они почти так же часто отображаются неверно в техническом описании компонента.
Вместо полноразмерного открытия слой трафарета должен быть сегментирован, чтобы обеспечить покрытие от 50 до 75% на центральной подушечке, как показано ниже:
QFN сегментированный трафарет (Источник: Дуэйн Бенсон)
Отверстия для трафарета паяльной пасты (или шаблон осаждения для струйной пасты) указаны в трафаретном слое, иногда называемом «пастообразным слоем» или «кремовым слоем» - в вашем программном обеспечении САПР. Многие редакторы отпечатков автоматически создают слой трафарета, когда вы помещаете площадку для поверхностного монтажа.
Это часть проблемы. Во многих случаях программное обеспечение автоматически создает отверстие для трафарета, соответствующее размеру медной подушки. Тот факт, что инструмент делает это автоматически, означает, что у многих пользователей создается впечатление, что им не нужно об этом думать, но они действительно это делают, потому что - для большого пула QFN - это, вероятно, будет неправильно.
Исправление следа - довольно простая задача, но как вы узнаете, что вам нужно что-то исправить, если на вас не нападает какая-то персональная персона? Вы, вероятно, не хотели бы, поэтому я здесь, разглагольствую на вас.
Решение, как я уже сказал, довольно просто. Ну, это легко, если вы знакомы с процессом создания или изменения следов в вашем программном обеспечении САПР. Я оставлю вам эту конкретную деталь, но если вы знаете, как, или как только вы узнаете, я скажу вам, что делать.
В редакторе footprint отключите автоматический слой пасты и нарисуйте его. Техника будет отличаться в зависимости от работы вашего редактора footprint, но то, что вам нужно сделать, это одно и то же. Убедитесь, что слой трафарета не создается по умолчанию, а затем нарисуйте его в слое трафарета. На приведенном ниже рисунке показан пример того, как он должен выглядеть.
QFN пастообразный пастообразный трафаретный слой хорошие примеры (Источник: Duane Benson)
Стрелять от 50 до 75% покрытия паяльной пасты; т.е. паяльная паста должна покрывать от 50 до 75% медной прокладки. Если в пэде имеются сквозные отверстия, не кладите их поверх них. Виас должен быть закрыт маской для припоя или заполнен и покрыт оболочкой. Если вы оставите открытые отверстия, припой будет загибаться и попадать в дальнюю сторону доски. Это тоже нехорошо.
Еще одна вещь: это 50% или это 75%? В прототипе или небольшом количестве мира в любом месте этого диапазона есть хорошие шансы на успех. Если вы строите крупногабаритный продукт, вам захочется работать с инженерами-изготовителями в компании, строящей ваши платы. Они начнут работать в этом диапазоне и настроят шаблон трафарета для достижения наилучших результатов на их производственной линии.
QFN могут быть немного пугающими, но они здесь, чтобы остаться. С небольшой осторожностью вы можете быть довольно успешными с ними. Возможно, вы даже сможете немного сжать свою доску и сэкономить некоторые из затрат на изготовление.