QFN 패키징:유형, 어셈블리 및 이점

마이크로컴퓨터, PCB 또는 프로그래밍 가능한 모듈을 다루십니까? 그런 다음 작동하는 IC 구성 요소가 필요합니다. 그리고 QFN 또는 쿼드 마이크로 리드 프레임 패키지를 고려해야 합니다. QFN이란 무엇입니까? 쿼드 플랫 노 리드를 의미합니다. 이 기사의 뒷부분에서 자세히 살펴보겠습니다. 그렇다면 QFN 패키징을 선택하는 이유는 무엇입니까? 가장 인기 있는 패키지 중 하나인 것 외에도 QFN은 다재다능합니다. 또한 합리적인 가격과 놀라운 성능이 돋보입니다.

이 문서에서는 포장, 유형, 조립 방법 등에 대해 자세히 설명합니다.

시작하겠습니다.

QFN 패키지란 무엇입니까?

QFN 패키지

출처:Wikimedia Commons

QFN은 ASCIC를 PCB에 연결하는 반도체 패키지입니다. 표면 실장 기술을 사용하여 이를 수행합니다.

또한 QFN은 CSP(Chip Scale Package)라고 하는 리드 프레임 기반 패키지입니다. 조립 후 리드를 보고 접촉할 수 있기 때문입니다.

일반적으로 구리 리드 프레임은 QFN 패키지의 PCB 상호 연결 및 다이 어셈블리를 구성합니다. 또한 이 패키지에는 단일 또는 여러 행의 핀이 있을 수 있습니다.

즉, 패키지의 단일 행 구조는 톱 싱귤레이션 또는 펀치 싱귤레이션 프로세스에 의해 형성됩니다. 그리고 두 절차 모두 광범위한 패키지 컬렉션을 단일 패키지로 분할합니다.

또한 다중 행 QFN은 선호하는 핀 및 행 수를 얻기 위해 구리 식각 공정을 거칩니다. 그런 다음 톱이 줄과 핀을 대상으로 합니다.

또한 QFN은 일반적으로 패키지 아래에 열 패드가 열려 있습니다. 따라서 다이에서 최적의 열 전달을 원하는 경우 패킷을 PCB에 직접 납땜할 수 있습니다.

QFN 패키지 유형

다양한 유형의 QFN 패키지가 있습니다. 다음은 그 중 일부입니다.

플라스틱 성형 QFN

플라스틱 성형 QFN

출처:Wikimedia Commons

흥미롭게도 이 패키지는 매우 저렴합니다. 플라스틱 성형 QFN에는 뚜껑이 없으며 구리 리드 프레임과 플라스틱 화합물의 두 부분으로 구성됩니다. 하지만 2~3GHz 정도의 애플리케이션으로 제한됩니다.

에어 캐비티 QFN

에어 캐비티 QFN

출처:픽사베이

이 QFN은 패키지에 공기 구멍이 있습니다. 그리고 플라스틱 또는 세라믹 뚜껑, 구리 리드 프레임 및 플라스틱 성형 본체(밀폐 및 개봉)의 세 부분으로 구성됩니다. 또한 이러한 유형의 QFN은 구성 때문에 가격이 비쌉니다. 하지만 20~25GHz 범위의 마이크로웨이브 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

습윤성 측면이 있는 QFN

습윤성 측면이 있는 QFN

출처:픽사베이

젖음성 측면이 있는 QFN은 솔더 젖음성을 나타내는 높이가 있습니다. 따라서 설계자는 패드가 PCB에 장착되었는지 육안으로 확인하고 확인하기 쉽습니다.

펀치형 QFN

펀치형 QFN

출처:Pixlr

이 유형의 QFN에는 패키지가 단일 금형 캐비티 형식으로 성형되어 있습니다. 그리고 펀치 도구는 금형 캐비티를 분리하므로 이름이 지정됩니다. 또한 이 방법으로 성형할 수 있는 패키지는 하나뿐입니다.

Sawn형 QFN

Sawn형 QFN의 모델 구조

출처:Researchgate

이 패키지는 성형을 위해 MAP(mold array process)를 사용하는 것을 포함합니다. 이 절차에는 대량의 상자 세트를 더 작은 부분으로 절단하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 톱질한 패키지를 개별적으로 분류하여 프로세스를 마무리할 수 있습니다.

플립 칩 QFN

플립 칩 QFN

출처:픽사베이

플립 칩은 저렴한 성형 패키지입니다. 그리고 상자는 기판(구리 리드 프레임)에 플립 칩 상호 연결을 사용합니다.

짧은 전기 경로 덕분에 전기 성능에 이상적인 Quad Flat No-Lead입니다.

와이어 본드 QFN

와이어 본드 QFN

출처:Researchgate

이 패키지는 칩 터미널에 대한 와이어를 사용하여 PCB 트랙, 반도체 또는 집적 회로에 직접 연결됩니다.

QFN 어셈블리

QFN 패키징

출처:Wikimedia Commons

다음은 QFN 구성요소의 표면 실장 조립에 사용하는 기본 단계입니다.

1단계 – 납땜으로 인쇄하기

먼저 솔더 페이스트 인쇄로 어셈블리를 시작해야 합니다. 그리고 이 공정에는 부품을 넣기 전에 기판에 솔더 페이스트를 균일하게 도포하는 과정이 포함됩니다.

2단계 – 구성요소 배치

PCB 설계의 레이아웃을 기반으로 QFN IC 구성요소를 보드에 장착하기 시작할 수 있습니다. 또한 구성 요소의 상호 연결 밀도가 높기 때문에 이 단계에서 정확하고 정밀한 도구를 사용하는 것이 중요합니다.

3단계 – 리플로우 사전 검사 수행

이 단계는 보드가 리플로우 오븐에 들어갈 수 있는지 확인해야 하기 때문에 중요합니다. 그 동안 보드 표면에 납땜 프로세스를 변경할 수 있는 오염 물질이 없는지 확인하십시오.

4단계 – 리플로 납땜 진행

보드의 상태가 양호한지 확인한 후 납땜을 위해 리플로 오븐에 넣으십시오.

5단계 – 리플로 납땜 후 기판 검사

이 단계의 이유는 솔더 품질을 확인하기 위함입니다.

또한 조립된 구성 요소에 대해 스텐실 디자인과 적절한 PCB 풋프린트가 필요하다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 그렇게 하면 디자인 의도에 따라 작업하게 됩니다.

QFN 패키지를 어떻게 납땜합니까?

앞서 언급했듯이 납땜은 QFN 조립 공정의 중요한 부분입니다. 따라서 PCB가 리플로우 오븐에 들어갈 때 일부 보드 부품은 다른 부품보다 더 빨리 가열됩니다. 그리고 이것은 리플로 오븐의 온도 때문에 발생합니다.

빨리 가열되는 부분은 보드의 가벼운 부분입니다. 그러나 구리 면적이 큰 영역은 가열하는 데 더 오랜 시간이 걸립니다. 즉, 전체 프로세스에 열전대를 사용할 수 있습니다.

그리고 이 장치는 QFN 패키지의 표면 온도를 모니터링하는 데 도움이 됩니다. 또한 열전대는 최대 패키지 체온(Tp)이 일반적인 값을 초과하지 않도록 하는 데 도움이 됩니다.

QFN 패키지의 장점

• 패키지에 납 평면성 문제가 없습니다.
• PCB 공간을 절약하는 데 도움이 되는 작은 설치 공간입니다.
• QFN은 일반 표면 실장 장비를 사용하고 PCB 조립 공정을 진행합니다.
• 패키지가 상대적으로 얇습니다. 즉, QFN의 패키지 높이가 1mm 미만입니다.
• 열 성능이 뛰어납니다(납땜 시 다이에서 기판으로 열을 전달하는 탁월한 경로를 제공한다는 점을 고려하면).
• 기판의 구성 요소는 접촉 패드의 크기, 위치 및 폼 팩터가 작기 때문에 QFN의 구성 요소에 가까울 수 있습니다.
• QFN에는 약간의 패키지 리드 인덕턴스가 있습니다.
• 우수한 전기적 성능.
• 반도체 패키지가 저렴합니다.

QFN 문제

QFN은 환상적인 패키지이지만 다음과 같은 문제가 있습니다.

제조 문제

PCB 설계자로서 QFN의 중요한 관심사 중 하나는 제조 가능성입니다. QFN을 배치하고 리플로우할 때 결함률을 줄이는 것은 어려울 수 있습니다.

의심할 여지 없이 QFN은 소량, 대량 제품에 진입했을 때 어느 정도 성공을 거뒀습니다. 그러나 패키지는 고혼합, 소량 작업에 잠재적인 문제가 있는 경향이 있습니다. 그리고 이 문제는 보드와 스텐실 디자인이라는 두 가지 중요한 영역을 다루고 있습니다.

따라서 스텐실 디자인 프로세스를 위해서는 조리개 디자인과 스텐실 두께가 정확해야 합니다. 예를 들어 보이드나 페이스트가 너무 많으면 스텐실 디자인에 영향을 미칩니다. 따라서 가장 좋은 방법은 제조업체의 지침을 따르는 것입니다. 그리고 약 2-3mils의 솔더 두께를 목표로 합니다.

또한, 조리개에 대한 조리개 비율은 약 0.8:1이어야 하며 더 작은 조리개가 많이 있습니다. 보드 디자인의 경우 본드 패드 디자인이 패키지 풋프린트에서 약 0.2~0.3mm 떨어져 있어야 합니다.

납땜 문제

패키지의 좁은 패드 간 피치로 인해 솔더 브리징의 위험이 증가합니다. 그리고 QFN에는 리드가 없습니다. 따라서 패키지를 디솔더링해야 하는 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

일부 OEM 프로세스와의 호환성

QFN 패키징은 기판이나 부품에서 치수가 변경되기 쉽습니다. 그리고 이것은 일반적으로 패키지에 리드가 없기 때문에 발생합니다. 따라서 이 IC 패키지를 일부 OEM 관행이나 공칭 CM의 광범위한 범위에 노출하면 덜 강력합니다.

또한 보드 굴곡은 이 패키지가 경험할 수 있는 또 다른 차원의 변화입니다. 즉, QFN(플랫 패키지)에 인서킷 테스트, 보드 부착 등과 같은 작업을 수행하면 구성 요소에 높은 스트레스가 가해집니다. 이는 패키지가 길고 유연한 구리 리드가 아니기 때문에 발생합니다.

QFN과 QFP의 차이점은 무엇입니까?

QFP는 (쿼드 플랫 팩)을 의미합니다. 그리고 두 패키지 어레이의 차이점은 다음과 같습니다.

QFN	QFP
리드가 패키지의 4면으로 확장됩니다.	리드가 L자 또는 갈매기 날개 모양으로 뻗어 있습니다.
PCB 조립 프로세스 중 패키지의 평균 기반	리드 폼은 PCB 조립 시 패키지를 위한 우수한 베이스를 가지고 있습니다.
변형 없음	일부 변형에는 매우 얇은 QFP(VQFP), 로우 프로파일 QFP(LQFP), 얇은 QFP(TQFP) 등이 포함됩니다.
패키지에는 8개의 핀과 열 패드만 있습니다.	한 면당 핀이 8개에서 70개까지 다양합니다.

마지막 단어

QFN 패키징은 다루기 쉬운 경량 옵션을 원하는 경우 적합한 방법입니다. 또한 이 무연 IC 패키지는 IC의 실리콘 다이를 인쇄 회로 기판에 연결하는 데 효과적입니다.

또한 이 패키지는 우수한 열 방출이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 그리고 어셈블리는 공원에서 산책입니다. 이 문서에서 강조한 단계를 따르기만 하면 됩니다.

QFN 패키지에 대해 어떻게 생각하십니까? 다음 프로젝트를 위해 가장 좋은 것을 얻어야 합니까? 부담 없이 연락주십시오.