QFN元件的PCB焊盤設(shè)計

【摘 要】隨著表面貼裝技術(shù)的快速發(fā)展，貼裝密度急速增加，近幾年來，由于QFN元件因其獨特的封裝形式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，QFN元件的PCB焊盤設(shè)計對焊點的形成質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，因此，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品的可靠性，有必要對其焊盤設(shè)計進行研究。本文就QFN封裝元件的特點及各焊盤設(shè)計進行了分析。

【關(guān)鍵詞】QFN PCB 焊盤設(shè)計

1 QFN封裝

近幾年來，由于QFN封裝（Quad Flat No-lead package，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（Micro Lead Frame，微引線框架）封裝。QFN是無引腳封裝，它有利于降低引腳間的自感應(yīng)系數(shù)，在高頻領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢明顯。QFN外觀呈正方形或矩形，大小接近于CSP（Chip Size Package，芯片尺寸封裝），QFN封裝和CSP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；如圖1所示。

2 焊盤設(shè)計

QFN的中央裸焊端和周邊I/O焊端組成了平坦的銅引線結(jié)構(gòu)框架，再用模鑄樹脂將其澆鑄在樹脂里固定，底面露出的中央裸焊端和周邊I/O焊端，均須焊接到PCB上。PCB焊盤設(shè)計應(yīng)該適應(yīng)工廠的實際工藝能力，以求取得最大的工藝窗口，得到良好的高可靠性焊點。針對QFN中央裸焊端而設(shè)計的PCB散熱焊盤，應(yīng)設(shè)計導熱過孔連接到PCB內(nèi)層隱藏的金屬層。這種通過過孔的垂直散熱設(shè)計，可以使QFN獲得完美的散熱效果。

2.1 周邊引腳的焊盤設(shè)計

PCB 周邊引腳焊盤的設(shè)計應(yīng)比QFN的周邊引腳焊端稍大一點，如果QFN焊盤為圓形，PCB焊盤內(nèi)側(cè)也應(yīng)設(shè)計成圓形以配合焊端的形狀。如果PCB有設(shè)計空間，周邊引腳焊盤的外延長度（Tout）大于0.15mm，可以明顯改善外側(cè)焊點形成，如果內(nèi)延長度（Tin）大于0.05mm，則必須考慮與中央散熱焊盤之間保留足夠的間隙，以免引起橋連。典型的QFN元件PCB周邊引腳焊盤推薦尺寸如下表1所示。

2.2 中央散熱焊盤設(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到PCB上，PCB底部必須設(shè)計與之相對應(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。

2.3 阻焊層的結(jié)構(gòu)

阻焊層設(shè)計目前有兩種阻焊層設(shè)計類型：阻焊定義的焊盤SMD（Solder Mask Defined）和非阻焊定義的焊盤NSMD（Non-Solder Mask Defined）如圖2所示。

建議使用NSMD阻焊層，阻焊層開口應(yīng)比焊盤開口大120～150μm，即焊盤銅箔到阻焊層的間隙有60～75μm，這樣允許阻焊層有一個制造公差，通常這個公差在50～65μm之間。每個焊盤應(yīng)單獨設(shè)計阻焊層開口，這樣可以使相鄰焊盤之間布滿阻焊層，阻止相鄰焊盤之間形成橋連。但是，當引腳間距小于0.5mm時，引腳之間的阻焊可以省略，即將處于一邊的所有焊盤統(tǒng)一設(shè)計一個大的開口，相鄰焊盤之間沒有阻焊層。

3 結(jié)語

QFN元件因其獨特的封裝形式造就了其快速增長的應(yīng)用，QFN元件的PCB焊盤設(shè)計對焊點的形成質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，因此，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品的可靠性，本文就QFN封裝元件的特點及各焊盤設(shè)計進行了分析和總結(jié)。希望借助于本文，能夠?qū)FN元件的PCB焊盤設(shè)計提供一定的參考和幫助。

參考文獻：

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[3]鄭雪輝 等.QFN焊盤設(shè)計和工藝.2013中國高端SMT學術(shù)會議論文集.2013/10：8-14.

作者簡介：趙桂花（1982—），女，漢族，山東泰安人，學士學位，工程師，主要從事機載火控電子產(chǎn)品的裝配與聯(lián)試研究。