QFN封裝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

周邊引腳的焊盤(pán)設(shè)計(jì)

盡管在HECB設(shè)計(jì)中，引腳被拉回，對(duì)于這種封裝，PCB的焊盤(pán)可采用與全引腳封裝一樣的設(shè)計(jì)，周邊引腳的焊盤(pán)設(shè)計(jì)尺寸如圖3。在圖中，尺寸Zmax為焊盤(pán)引腳外側(cè)最大尺寸，Gmin是焊盤(pán)引腳內(nèi)側(cè)最小尺寸。D2t為散熱焊盤(pán)尺寸。X、Y是焊盤(pán)的寬度和長(zhǎng)度。

MLF焊盤(pán)公差分析要求包括：①元件公差；②印制板制造公差；③貼裝設(shè)備的精度。這類(lèi)問(wèn)題的分析，IPC已建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序，根據(jù)這個(gè)程序計(jì)算得出各種MLF元件推薦的焊盤(pán)尺寸，表1列出了一些常見(jiàn)QFN封裝的PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)尺寸。

散熱焊盤(pán)和散熱過(guò)孔設(shè)計(jì)

QFN封裝具有優(yōu)異的熱性能，主要是因?yàn)榉庋b底部有大面積散熱焊盤(pán)，為了能有效地將熱量從芯片傳導(dǎo)到PCB上，PCB底部必須設(shè)計(jì)與之相對(duì)應(yīng)的散熱焊盤(pán)以及散熱過(guò)孔，散熱焊盤(pán)提供了可靠的焊接面積，過(guò)孔提供了散熱途徑。

通常散熱焊盤(pán)的尺寸至少和元件暴露焊盤(pán)相匹配，然而還需考慮各種其他因素，例如避免和周邊焊盤(pán)的橋接等，所以熱焊盤(pán)尺寸需要修訂，具體尺寸見(jiàn)表1。

散熱過(guò)孔的數(shù)量及尺寸取決于封裝的應(yīng)用情況，芯片功率大小以及電性能的要求。建議散熱過(guò)孔的間距為1.0mm～1.2mm，過(guò)孔尺寸為0.3mm～0.33mm。散熱過(guò)孔有四種設(shè)計(jì)形式：如使用干膜阻焊膜從過(guò)孔頂部或底部阻焊；或者使用液態(tài)感光（LPI）阻焊膜從底部填充；或者采用"貫通孔"。這些方法在圖4中有描述，所有這些方法均有利有弊：從頂部阻焊對(duì)控制氣孔的產(chǎn)生比較好，但PCB頂面的阻焊層會(huì)阻礙焊膏印刷；而底部阻礙和底部填充由于氣體的外逸會(huì)產(chǎn)生大的氣孔，覆蓋2個(gè)熱過(guò)孔，對(duì)熱性能方面有不利的影響；貫通孔允許焊料流進(jìn)過(guò)孔，減小了氣孔的尺寸，但元件底部焊盤(pán)上的焊料會(huì)減少。散熱過(guò)孔設(shè)計(jì)要根據(jù)具體情況而定，建議最好采用阻焊形式。

再流焊曲線和峰值溫度對(duì)氣孔的形成也有很大的影響，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在底部填充的熱焊盤(pán)區(qū)域，當(dāng)峰值回流溫度從210℃增加到215℃～220℃時(shí)，氣孔減少；對(duì)于貫通孔，PCB底部的焊料流出隨回流溫度的降低而減少。

阻焊層的考慮

建議使用NSMD阻焊層，阻焊層開(kāi)口應(yīng)比焊盤(pán)開(kāi)口大120μm～150μm，即焊盤(pán)銅箔到阻焊層的間隙有60μm～75μm，這樣允許阻焊層有一個(gè)制造公差，通常這個(gè)公差在50μm～65μm之間，當(dāng)引腳間距小于0.5mm時(shí)，引腳之間的阻焊可以省略。

網(wǎng)板設(shè)計(jì)

能否得到完美、可靠的焊點(diǎn)，印刷網(wǎng)板設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的第一步。四周焊盤(pán)網(wǎng)板開(kāi)口尺寸和網(wǎng)板厚度的選取有直接的關(guān)系，一般較厚的網(wǎng)板可以采用開(kāi)口尺寸略小于焊盤(pán)尺寸的設(shè)計(jì)，而較薄的網(wǎng)板開(kāi)口尺寸可設(shè)計(jì)到1：1。推薦使用激光制作開(kāi)口并經(jīng)過(guò)電拋光處理的網(wǎng)板。

（1）周邊焊盤(pán)的網(wǎng)板設(shè)計(jì)

網(wǎng)板的厚度決定了印刷在PCB上的焊膏量，太多的焊膏將會(huì)導(dǎo)致回流焊接時(shí)橋連。所以建議0.5mm間距的QFN封裝使用0.12mm厚度的網(wǎng)板，0.65mm間距的QFN封裝使用0.15mm厚度的網(wǎng)板，建議網(wǎng)板開(kāi)口尺寸可適當(dāng)比焊盤(pán)小一些，以減少焊接橋連的發(fā)生，如圖5所示。

（2） 散熱焊盤(pán)的網(wǎng)板設(shè)計(jì)

當(dāng)芯片底部的暴露焊盤(pán)和PCB上的熱焊盤(pán)進(jìn)行焊接時(shí)，由于熱過(guò)孔和大尺寸焊盤(pán)中的氣體將會(huì)向外溢出，產(chǎn)生一定的氣體孔，如果焊膏面積太大，會(huì)產(chǎn)生各種缺陷（如濺射、焊球等），但是，消除這些氣孔幾乎是不可能的，只有將氣孔減小到最低量。因此，在熱焊盤(pán)區(qū)域網(wǎng)板設(shè)計(jì)時(shí)，要經(jīng)過(guò)仔細(xì)考慮，建議在該區(qū)域開(kāi)多個(gè)小的開(kāi)口，而不是一個(gè)大開(kāi)口，典型值為50％～80％的焊膏覆蓋量，如圖5所示。實(shí)踐證明，50μm的焊點(diǎn)厚度對(duì)改善板級(jí)可靠性很有幫助，為了達(dá)到這一厚度，建議對(duì)于底部填充熱過(guò)孔設(shè)計(jì)焊膏厚度至少應(yīng)在50％以上；對(duì)于貫通孔，覆蓋率至少應(yīng)在75％以上。