Parts QFN i DFN
Les petites dimensions i la petjada físicament no són els únics avantatges d'un QFN. El més petit d'aquests paquets acaba amb cables de plom molt curts. Això permet millorar les característiques del senyal i unes excel·lents propietats tèrmiques. La majoria de les peces de QFN i DFN tenen una gran àrea de contacte de metall a la part inferior, just a l'interior de les files de contactes de senyal, com es mostra a la imatge de dalt.
Els dits de silici s'assenten directament sobre el coixinet tèrmic, permetent així un rendiment tèrmic impressionant. He vist QFN de 3mm x 3mm que poden generar 5V a 800mA, que solien requerir un gran paquet TO-220 i un disipador de calor.
Tanmateix, aquest rendiment extra inclou un preu. En aquest cas, el preu està en gran mesura en l'àmbit dels reptes de la manufacturabilitat, de manera que la nostra conversa torna al meu treball diari. En Screaming Circuits , hem après el que causa els problemes de QFN i com evitar aquests problemes. Es redueix a la quantitat de pasta de soldadura que es deixa i la diferència en la superfície de la gran tapa termal i la dels contactes laterals.
La soldadura es posa sobre coixinets de muntatge superficial a través d'un procés de selecció de seda o amb una impressora d'injecció de pasta de soldadura. En el procés de selecció de seda, un estencil de pasta de soldadura d'acer inoxidable es crea mitjançant obertures de tall per làser per a tots els coixinets de components de muntatge de superfície. Aquest estencil es col·loca a la part superior de la placa de circuit imprès (PCB) i la pasta de soldadura es col·loca amb un esqueig. Aquest procés és pràcticament idèntic en concepte de fabricació d'una samarreta de seda.
Moltes botigues, incloses les mines, també fan servir una impressora d'injecció de pasta per aplicar la pasta. Això té l'avantatge de permetre una fàcil modificació del patró de pasta sobre la marxa. El seu desavantatge és que les gotes de pasta que s'apliquen no donen la precisió que necessiten algunes de les peces super-petites més noves.
Un estencil típic de soldadura pot ser de 3 o 4 mils (0,067 a 0,100 mm) d'espessor. Si mireu les fotos de QFN anteriors, podeu veure que la relació d'aspecte de l'àrea amb un gruix de 4 milles d'estils és bastant gran per al coixinet central, però molt més petit per als contactes que hi ha al llarg dels costats.
Quan la pasta de soldadura es fon en el forn de reflux, la forma de la deposició de soldadura canviarà. No entraré en la dinàmica de fluids d'aquesta configuració, però el resultat és que, si el coixinet central rep una dosi completa de pasta de soldadura, la part flotarà al centre del coixinet i alguns o tots els contactes laterals molt probable que no soldadura, com es mostra a la il·lustració a continuació:
Flotador QFN (Font: Duane Benson)
L'obertura de stencil està controlada per la petjada del CAD. Malauradament, les empremtes de QFN i parts de DFN a les biblioteques de CAD gairebé sempre són incorrectes en aquest sentit. Proporcionen una obertura de pasta de soldadura que és de la mateixa mida que la plataforma de coure. No només són gairebé incorrectes en el programari de CAD, però gairebé tots es mostren incorrectament en el full de dades del component.
En lloc d'una obertura de mida completa, la capa de plantilla s'ha de segmentar per donar cobertura de 50 a 75% de pasta al coixinet central com es mostra a continuació:
Estil QFN segmentat (Font: Duane Benson)
Les obertures del stencil de pasta de soldadura (o el patró de deposició per al jet de pasta) s'especifiquen a la capa de stencil, de vegades anomenada "capa de pasta" o "capa de crema", al vostre programari CAD. Molts editors de petjada creen automàticament la capa de plantilla quan col·loqueu un coixinet de muntatge de superfície.
Això és part del problema. En molts casos, el programari crea automàticament una obertura de plantilla que coincideixi amb el que sigui la mida de la coixinet de coure. El fet que l'eina ho faci automàticament significa que molts usuaris tenen la impressió que no necessiten pensar-ho, sinó que sí que ho fan, perquè, per a una gran capa de calor QFN, probablement no funcioni.
La correcció de la petjada és una tasca bastant senzilla, però, com sabeu que heu d'arreglar qualsevol cosa, llevat que hi hagi alguna persona de muntatge de PCB? Probablement no ho faria, així que aquí estic, estant a tu.
La solució, com he dit, és bastant fàcil. Bé, és fàcil si està familiaritzat amb el procés de crear o modificar les empremtes del vostre programari CAD. Us deixaré aquest detall específic, però si saps com, o una vegada que heu après, us explicaré què heu de fer.
A l'editor de l'empremta, desactiveu la capa de pasta automàtica i dibuixi-la a mà. La tècnica variarà en funció del funcionament de l'editor de la vostra petjada, però el que heu de fer és el mateix. Assegureu-vos que la capa de plantilla no s'estigui creant de manera predeterminada i, a continuació, introduïu-la a la capa de plantilla. La il·lustració següent mostra un exemple del que hauria de ser.
QFN capa d'estencil de pasta de soldadures bons exemples (Font: Duane Benson)
Dispara entre 50 i 75% de cobertura de pasta de soldadura; és a dir, la pasta de soldadura hauria de cobrir entre 50 i 75% de la coixinet de coure. Si hi ha vies al coixí, no col·loqueu-les a sobre. Vias ha d'estar tapat amb màscara de soldadura, o omplert i revestit. Si deixeu vies obertes, la soldadura s'engalancarà i acabarà al costat més alt del tauler. Això tampoc és bo per passar.
Una cosa més: és que el 50% o el 75%? En un món de prototip o de petites quantitats, qualsevol lloc d'aquest rang té moltes possibilitats d'èxit. Si esteu construint un producte de gran volum, voldreu treballar amb els enginyers de fabricació de l'empresa que construeixi els vostres taulers. S'iniciaran en aquest rang i ajustaran el patró d'estils per aconseguir els millors resultats possibles en la seva línia de fabricació.
Els QFN poden ser una mica intimidants, però estan aquí per quedar-se. Amb una mica de cura addicional, podeu tenir un gran èxit amb ells. Fins i tot podeu reduir una mica la vostra taula i estalviar alguns dels costos de fabricació.