?PCBA廠家常見(jiàn)QFN焊接問(wèn)題有哪些？

   1.QFN

   QFN,即Quad Flat No Package,可以譯為“方形扁平無(wú)引線封裝”。

   QFN屬于BTC封裝類(lèi)別中出現(xiàn)最早，也是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)底部焊端封裝，其特點(diǎn)是PCBA廠家焊端除焊接面外嵌在封裝體內(nèi)，如圖4-56所示。

   2.工藝特點(diǎn)

   1）“面一面”焊縫，容易橋連

   PCBA廠家QFN的焊端為一個(gè)平面，基本與QFN封裝底面齊平（0-0.05mm），它與PCB上對(duì)應(yīng)的焊盤(pán)構(gòu)成了“面一面”連接。這一特點(diǎn)決定了PCBA廠家焊膏量與焊縫面積呈正比關(guān)系，也是焊膏量越多，焊縫擴(kuò)展面積（X射線檢測(cè)圖片上顯示的焊縫面積）越大，也越容易發(fā)生橋連。如圖4-57所示為一焊縫擴(kuò)展現(xiàn)象的X-射線圖。

   2）熱沉焊盤(pán)上的焊膏量決定了焊縫高度

   QFN的結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同點(diǎn)，就是封裝底部都有一個(gè)比較大的熱沉焊盤(pán)，其面積比所有信號(hào)焊端的面積總和還要大。由于這點(diǎn)，熱沉焊盤(pán)焊縫的高度決定了QFN焊端的焊縫高度，而熱沉焊縫的高度可以通過(guò)調(diào)整熱沉焊盤(pán)上印刷的焊膏覆蓋率來(lái)控制。

  這點(diǎn)非常重要，我們必須確保熱沉焊盤(pán)焊縫高度足夠，以避免因熱沉焊盤(pán)焊膏量過(guò)少塌落，造成QFN周邊信號(hào)焊縫的過(guò)度擴(kuò)展而橋連。

  3）熱沉焊盤(pán)容易出現(xiàn)大的空洞

  熱沉焊盤(pán)尺寸比較大，再加上QFN焊縫的“面一面”結(jié)構(gòu)，焊劑時(shí)焊膏中大量的溶劑難以揮發(fā)出去，很容易包裹在熔融的焊料中，從而形成空洞。

 3.QFN及工藝特點(diǎn)

   QFN焊接不良與其封裝有關(guān)，主要有橋連、虛焊以及空洞，如圖4-60所示。

   QFN焊接最要的不良就是橋連。以雙排QFN（也稱(chēng)雙圈QFN）為例，對(duì)QFN的工藝要求進(jìn)行說(shuō)明。這些要求都是基于傳統(tǒng)多層板技術(shù)二討論的，如果采用HDI技術(shù)，則工藝不存在大的問(wèn)題。

PCBA加工，可制造性設(shè)計(jì)與制造的關(guān)系是什么？

這次的文章靖邦技術(shù)繼續(xù)為您講解PCBA及SMT相關(guān)知識(shí)，下文是關(guān)于可制造性設(shè)計(jì)與制造的關(guān)系可以歸納為以下兩點(diǎn)。這次的文章靖邦技術(shù)繼續(xù)為您講解PCBA及SMT相關(guān)知識(shí)，下文是關(guān)于可制造性設(shè)計(jì)與制造的關(guān)系可以歸納為以下兩點(diǎn)。

(1)PCBA的可制造性設(shè)計(jì)決定PCBA的焊接直通率水平，它對(duì)焊接良率的影響是性的，較難通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝的優(yōu)化進(jìn)行補(bǔ)償。

(2)可制造性設(shè)計(jì)決定生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本。如果PCBA的工藝設(shè)計(jì)不合理，

可能就需要額外的試制時(shí)間和工裝，如果還不能解決，就必須通過(guò)返修來(lái)完成。這些都降低了生產(chǎn)效率.提高了成本。

下面以一個(gè)0.4mmQFP的例子予以說(shuō)明。

0.4mmQFP是廣泛使用的一類(lèi)封裝，但它也是焊接不良排行前十的封裝。主要的焊接不良表現(xiàn)為橋連和開(kāi)焊，見(jiàn)圖2-4。

0.4mmQFP之所以容易發(fā)生橋連，是由于引線之間的間隔比較小，一般只有0.15~ 0.20mm，它對(duì)焊膏量的變動(dòng)比較敏感。如果焊膏印刷稍微偏厚就可能引發(fā)橋連，因此，通常采取的改進(jìn)舉措是減少焊膏印刷的鋼網(wǎng)厚度，但這樣做的結(jié)果可能帶來(lái)更多的開(kāi)焊。如果能夠提供一個(gè)比較大的焊膏量工藝窗口，那么就可以有效地提高焊接的良率。

從工藝設(shè)計(jì)角度考慮，需要解決兩個(gè)問(wèn)題:一是如何控制焊膏量的變化;二是如何降低焊膏量對(duì)橋連的影響。如果能夠解決這兩個(gè)問(wèn)題就能夠很好地管控0.4mmQFP的焊接質(zhì)量。

下面介紹一下0.4mmQFP的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)與焊膏印刷的原理，見(jiàn)圖2-5和,圖2-6。

從圖2-5可以看到，熔融的焊錫鋪展在焊盤(pán)和引腳表面，焊盤(pán)的寬度決定吸附熔融焊錫的量。從圖2-6可以了解到阻焊厚度對(duì)鋼網(wǎng)與焊盤(pán)之間密封性的影響—如果阻焊層比較厚就會(huì)增加焊膏的量。

了解了這兩點(diǎn)，就可以進(jìn)行0.4mmQFP的工藝設(shè)計(jì)，具體講就是通過(guò)對(duì)焊盤(pán)、阻焊和鋼網(wǎng)的一體化設(shè)計(jì)，有效控制焊膏量的波動(dòng)并降低焊膏量對(duì)橋連的敏感度。

如果把焊盤(pán)設(shè)計(jì)得比較寬一點(diǎn)，鋼網(wǎng)開(kāi)窗設(shè)計(jì)窄點(diǎn)，去掉焊盤(pán)之間的阻焊，見(jiàn)圖2-7，那么，就可以獲得穩(wěn)定的焊膏量(去掉了阻焊對(duì)焊膏印刷厚度的影響)，可以適應(yīng)焊膏量變化的焊縫結(jié)構(gòu)(寬焊盤(pán)窄的鋼網(wǎng)開(kāi)窗)，從而實(shí)現(xiàn)了少橋連甚至不橋連的工藝目標(biāo)。實(shí)踐證明，這樣的設(shè)計(jì)完全可以解決。

0.4mmQFP的橋連問(wèn)題。

當(dāng)然，圖2-7所示設(shè)計(jì)只是一種思路，還可以根據(jù)PCB廠的能力進(jìn)行其它的設(shè)計(jì)，圖2-8為兩個(gè)案例，都是比較好的設(shè)計(jì)。圖2-8(a)為日本京瓷公司的焊盤(pán)設(shè)計(jì)，采用了0.25mm寬焊盤(pán)并在焊盤(pán)間加阻焊的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)建立在PCB廠工藝能力上，要具有精密阻焊開(kāi)窗能力。圖2-8( b)為日本公司的焊盤(pán)設(shè)計(jì)，采用了引腳根部窄焊盤(pán)的設(shè)計(jì)。

通過(guò)以上案例，說(shuō)明要重視工藝設(shè)計(jì)，賦予工藝設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)同樣的地位，所創(chuàng)造的是產(chǎn)品的高質(zhì)量。

PCBA可制造性設(shè)計(jì)概述

PCBA的可制造性設(shè)計(jì)，不僅要解決可制造的問(wèn)題，還要解決低成本、 高質(zhì)量的制造問(wèn)題。而“可制造”與“低成本、高質(zhì)量”目標(biāo)的達(dá)成，不僅 取決于設(shè)計(jì)，也取決于制...PCBA的可制造性設(shè)計(jì)，不僅要解決可制造的問(wèn)題，還要解決低成本、 高質(zhì)量的制造問(wèn)題。而“可制造”與“低成本、高質(zhì)量”目標(biāo)的達(dá)成，不僅 取決于設(shè)計(jì)，也取決于制造，但更取決于設(shè)計(jì)與制造的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，也就是 “一體化”的設(shè)計(jì)。認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)非常重要，是做好PCBA可制造性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 只有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，我們才能夠系統(tǒng)地、地掌握PCBA可制造性設(shè)計(jì)。

在大多數(shù)的SMT討論中，談到可制造性設(shè)計(jì)，基本上就是光學(xué)定位符 號(hào)設(shè)計(jì)、傳送邊設(shè)計(jì)、組裝方式設(shè)計(jì)、間距設(shè)計(jì)、焊盤(pán)設(shè)計(jì)等等，這些都是 一些設(shè)計(jì)“要素”，但核心是如何將這些要素“協(xié)調(diào)與統(tǒng)一”起來(lái)。如果不 清楚這點(diǎn)，即使所有的設(shè)計(jì)都符合要求，也不會(huì)收到預(yù)期的效果。

根據(jù)以上的認(rèn)識(shí)，靖邦小編畫(huà)了一個(gè)圖，企圖闡明PCBA設(shè)計(jì)的核心與原則， 見(jiàn)下圖。

在圖中，空心箭頭表示設(shè)計(jì)的步驟，實(shí)線箭頭表示兩設(shè)計(jì)因素的主從關(guān) 系或決定關(guān)系，而虛線箭頭則表示可制造性設(shè)計(jì)對(duì)質(zhì)量的影響。

在PCBA的可制造性設(shè)計(jì)中，一般先根據(jù)硬件設(shè)計(jì)材料明細(xì)表（BOM ) 的元器件數(shù)量與封裝確定PCBA的組裝方式，即元器件在PCBA正反面的元 器件布局，它決定了組裝時(shí)的工藝路徑，因此也稱(chēng)工藝路徑設(shè)計(jì)；然后，根 據(jù)每個(gè)裝配面采用的焊接工藝方法進(jìn)行元器件布局；最后根據(jù)封裝與工藝方 法確定元器件之間的間距和鋼網(wǎng)厚度與開(kāi)窗圖形設(shè)計(jì)。

從上圖可以看到以下幾點(diǎn)。

1. 封裝是可制造性設(shè)計(jì)的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)

從上圖可以看到，封裝是可制造性設(shè)計(jì)的依據(jù)與出發(fā)點(diǎn)。不論工藝路 徑、元器件布局，還是焊盤(pán)、元器件間距、鋼網(wǎng)開(kāi)窗，都是圍繞著封裝來(lái)進(jìn) 行的，它是聯(lián)系設(shè)計(jì)要素的橋梁。

2. 焊接方法決定元器件的布局

每種焊接方法對(duì)元器件的布局都有自己的要求，比如，波峰焊接片式元件，要求其長(zhǎng)方向與PCB波峰焊接時(shí)的傳送方向相垂直，間距大于相鄰元 件比較高的那個(gè)元件的髙度。

3. 封裝決定焊盤(pán)與鋼網(wǎng)開(kāi)窗的匹配性

封裝的工藝特性，決定需要的焊膏量以及分布。封裝、焊盤(pán)與鋼網(wǎng)三者是相互關(guān)聯(lián)和影響的，焊盤(pán)與引腳結(jié)構(gòu)決定了焊點(diǎn)的形貌，也決定了吸 附熔融焊料的能力。鋼網(wǎng)開(kāi)窗與厚度設(shè)計(jì)決定了焊膏的印刷量，在進(jìn)行焊 盤(pán)設(shè)計(jì)時(shí)必須聯(lián)想到鋼網(wǎng)的開(kāi)窗與封裝的需求。下圖所示的兩個(gè)圖分別是 0.4mmQFP不同焊盤(pán)與鋼網(wǎng)匹配設(shè)計(jì)的焊膏熔融結(jié)果，由此可以看到下圖(a)比（b)設(shè)計(jì)要好，焊膏熔化后均勻地鋪展到焊盤(pán)上，顯示焊膏量與焊 盤(pán)尺寸比較匹配，而圖（b)顯示焊膏偏多，焊接時(shí)容易產(chǎn)生橋連。

4.可制造性設(shè)計(jì)與SMT工藝決定制造的良率

可制造性設(shè)計(jì)為高質(zhì)量的制造提供前提條件和固有工藝能力（Cpk)，這 也是質(zhì)量管理課程中提到“設(shè)計(jì)決定質(zhì)量”的理由之一。

這些觀點(diǎn)或邏輯關(guān)系是可制造性設(shè)計(jì)內(nèi)在聯(lián)系的體現(xiàn)，在可制造性設(shè)計(jì)時(shí)必須記住這些觀點(diǎn)，以便以“一體化”的思想進(jìn)行可制造性的設(shè)計(jì)。

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