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QFN封装设计


  焊盘设计
  尽管在HECB设计中,引脚被拉回,对于这种封装,PCB的焊盘可采用与全引脚封装一样的设计,周边引脚的焊盘设计尺寸。在图中,尺寸Zmax为焊盘引脚外侧最大尺寸,Gmin是焊盘引脚内侧最小尺寸。D2t为散热焊盘尺寸。X、Y是焊盘的宽度和长度。
  MLF焊盘公差分析要求包括:①元件公差;②印制板制造公差;③贴装设备的精度。这类问题的分析,IPC已建立了一个标准程序,根据这个程序计算得出各种MLF元件推荐的焊盘尺寸,表1列出了一些常见QFN封装的PCB焊盘设计尺寸。
  过孔设计
  QFN封装具有优异的热性能,主要是因为封装底部有大面积散热焊盘,为了能有效地将热量从芯片传导到PCB上,PCB底部必须设计与之相对应的散热焊盘以及散热过孔,散热焊盘提供了可靠的焊接面积,过孔提供了散热途径。
  通常散热焊盘的尺寸至少和元件暴露焊盘相匹配,然而还需考虑各种其他因素,例如避免和周边焊盘的桥接等,所以热焊盘尺寸需要修订。
  散热过孔的数量及尺寸取决于封装的应用情况,芯片功率大小以及电性能的要求。建议散热过孔的间距为1.0mm~1.2mm,过孔尺寸为0.3mm~0.33mm。散热过孔有四种设计形式:如使用干膜阻焊膜从过孔顶部或底部阻焊;或者使用液态感光(LPI)阻焊膜从底部填充;或者采用"贯通孔"。这些方法在图4中有描述,所有这些方法均有利有弊:从顶部阻焊对控制气孔的产生比较好,但PCB顶面的阻焊层会阻碍焊膏印刷;而底部阻碍和底部填充由于气体的外逸会产生大的气孔,覆盖2个热过孔,对热性能方面有不利的影响;贯通孔允许焊料流进过孔,减小了气孔的尺寸,但元件底部焊盘上的焊料会减少。散热过孔设计要根据具体情况而定,建议最好采用阻焊形式。
  再流焊曲线和峰值温度对气孔的形成也有很大的影响,经过多次实验发现,在底部填充的热焊盘区域,当峰值回流温度从210℃增加到215℃~220℃时,气孔减少;对于贯通孔,PCB底部的焊料流出随回流温度的降低而减少。
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