QFN 부품 실장과 호환되는 최적의 디자인 및 솔더 페이스트 인쇄

전자 제품 조립 밀도의 지속적인 개선은 전자 부품과 장치 모두를 소형화, 미세 피치 및 리드 없음으로 이끕니다. 이 기사에서는 QFN(quad-flat no-leads) 구성 요소와 호환되는 우수한 솔더 페이스트 인쇄 기술에 대해 논의하고 기능을 자세히 설명할 QFN 구성 요소 및 LCCC(leadless Ceramic Chip Carrier) 구성 요소를 소개합니다. QFN 패키지 외관 디자인, QFN 패드 디자인, QFN 스텐실 오프닝 디자인을 기반으로 QFN 구조와 패드 디자인도 소개된다. 마지막으로 QFN 부품의 우수한 솔더 페이스트 인쇄 기술은 솔더 페이스트 성분, 스테인리스 스텐실 특성 및 매개변수, 인쇄 환경, QFN 부품 솔더 페이스트 인쇄의 주요 결함이 있는 솔더 페이스트 인쇄 기술 설계 및 인쇄 장비의 관점에서 분석되고 실용적입니다. QFN 구성 요소와 호환되는 우수한 솔더 페이스트 인쇄 구현에 대한 경험 소개

QFN 및 LCCC는 일반적이지 않은 가장 일반적인 두 가지 유형의 무연 구성 요소입니다. 납 구성 요소와 비교할 때 PCB(인쇄 회로 기판) 패드와 금속 스텐실 개구부는 특히 솔더 페이스트 인쇄 기술 측면에서 미세 및 긴 리드용 패드와 다른 패드를 특징으로 합니다.

QFN의 핵심 장점

LCCC 패키지의 주요 재료는 세라믹이고 QFN의 재료는 소비자 전자 제품에 더 많이 수용되는 저렴한 가격의 플라스틱입니다. 그 결과 QFN은 소규모 가전제품에 널리 적용되고 있다. QFN 구성 요소는 CSP(칩 크기 패키지)와 유사한 정사각형 또는 직사각형으로 작동합니다. 그들 사이의 유일한 차이점은 QFN 구성 요소가 아래에 솔더 볼을 보유하지 않아 PCB 보드와 QFN 사이의 전기적 및 기계적 연결이 리플로 솔더링 중에 녹고 냉각 후 솔더 연결이 되는 솔더 페이스트에 전적으로 의존한다는 것입니다. QFN과 PCB 패드 사이의 접촉 거리가 가장 짧기 때문에 대부분의 납 부품보다 전기적 성능과 열 성능이 우수하며, 특히 열 방출 및 전기적 성능에 대한 더 높은 요구 사항이 요구되는 전자 제품에 더 적합합니다. 기존 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 부품과 비교하여 QFN 부품은 패키지 면적, 두께 및 무게 측면에서 크게 감소하고 기생 인덕턴스가 50% 감소하여 특히 휴대전화 및 컴퓨터에서 더 잘 작동합니다.

QFN 부품용 PCB 패드 디자인

• QFN 패키지의 모양 디자인

최신 IC(집적 회로) 패키지 형태인 QFN 구성 요소에는 회로 기판의 패드와 평행한 납땜 끝이 포함되어 있습니다. Naked Copper는 일반적으로 구성 요소의 중간에 설계되어 더 나은 열 전도성과 전기적 성능을 제공합니다. 따라서 전기 연결을 위한 I/O 납땜 끝이 중앙 냉각 핀 주변에 분산되어 PCB 추적을 수행하는 데 더 유연합니다. I/O 납땜 끝단은 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 구성요소에 패키징된 다른 부품으로 구성요소 바닥을 노출시키는 것이고 다른 유형은 부분 납땜 끝이 구성요소 측면에 노출되도록 하는 것입니다.

펀칭 또는 지그재그 유형을 적용하면 구리 리드를 사용하여 내부 웨이퍼 및 중앙 납땜 끝단 구리 칩 및 주변 납땜 끝단을 연결하여 프레임 구조를 생성합니다. 그런 다음 수지를 활용하여 몰드 고정 및 캡슐화를 통해 고정하여 중앙 납땜 끝과 주변 납땜 끝이 패키지 외부로 노출되도록 합니다.

• QFN을 위한 패드 디자인

열 방출을 위한 대형 구리 시트는 QFN 구성 요소의 하단에서 사용할 수 있으므로 QFN 구성 요소에서 안정적인 납땜 연결을 생성하려면 우수한 PCB 패드 설계 및 금속 스텐실 설계를 구현해야 합니다. QFN용 패드 디자인에는 세 가지 측면이 있습니다.

ㅏ. 주변기기 I/O 핀 패드 설계

PCB 보드의 I/O용 패드는 QFN의 I/O 납땜 끝단보다 약간 크게 설계해야 합니다. 패드의 안쪽 면은 패드의 모양에 맞게 원형으로 디자인해야 합니다. PCB에 충분한 설계 공간이 있는 경우 회로 기판의 I/O 패드 둘레 길이는 0.15mm 이상이어야 하고 내부 지속 길이는 0.05mm 이상이어야 QFN 주변의 패드와 중앙 부분의 패드 사이에 충분한 공간이 보장됩니다. 브리징을 금지합니다.

비. PCB 솔더 마스크 설계

PCB 솔더 마스크 설계는 주로 SMD(솔더 마스크 정의)와 NSMD(비 솔더 마스크 정의)의 두 가지 범주로 나뉩니다. 솔더 마스크의 전자 범주는 금속 패드보다 작은 개구부를 특징으로 하는 반면, 솔더 마스크의 후자 범주는 금속 패드보다 큰 개구부를 특징으로 합니다. NSMD 기술은 구리 부식 기술에서 제어하기가 더 쉽기 때문에 솔더 페이스트는 솔더링 연결의 신뢰성이 크게 향상되어 금속 패드 주위에 배치될 수 있습니다. SMD 기술은 상대적으로 넓은 면적의 중앙 방열 패드 솔더 마스크 설계에서 선택되어야 합니다.

솔더 마스크 개구부는 패드보다 120~150μm 커야 합니다. 즉, 솔더 마스크와 금속 패드 사이에 60~75μm의 간격을 유지해야 합니다. 캠버형 패드 설계에는 호환 가능한 캠버형 솔더 마스크 개구부가 있어야 합니다. 특히 브리징이 발생하지 않도록 모서리에 충분한 솔더 마스크를 유지해야 합니다. 각 I/O 패드에서 솔더 마스크를 덮어야 합니다.

솔더 마스크는 QFN 중앙 네이키드 솔더링 끝과 PCB 중앙 열 방출 패드 사이에 보이드 솔더링을 유발할 수 있기 때문에 열 방출을 위한 패드의 관통 구멍을 덮어서 솔더 페이스트가 열 관통 구멍에서 흘러내리는 것을 막아야 합니다. 스루 홀 솔더 마스크는 주로 상단 솔더 마스크, 하단 솔더 마스크 및 스루 홀의 세 가지 유형으로 제공됩니다. 스루홀 솔더 마스크의 지름은 스루홀 지름보다 100μm 커야 합니다. 솔더 마스크 오일을 코팅하여 PCB 후면의 관통 구멍을 차단하는 것이 좋습니다. 이는 방열 패드 전면에 많은 캐비티를 생성할 수 있으므로 리플로 솔더링 공정 중 가스 방출에 유리합니다.

씨. 중앙 열 패드 및 스루홀 설계

패드는 QFN의 중앙 하단에서 열 방출을 위해 설계되어 우수한 열 성능을 제공합니다. IC 내부에서 PCB 보드로 열을 효율적으로 전도하기 위해서는 PCB 하단에 해당 Thermal Pad와 방열 관통 홀을 설계해야 합니다. 열 패드는 안정적인 납땜 영역을 제공하고 열 발산 스루 홀은 열 발산 기능을 제공합니다.

부품 바닥에 있는 큰 패드에 의해 납땜 중에 공기 구멍이 생성됩니다. 공기 구멍의 수를 최소한으로 줄이려면 열 패드에 열 관통 구멍을 열어 열을 빠르게 전도하고 열 발산에 유리해야 합니다. 열 관통 구멍의 수와 크기 설계는 패키지의 적용 분야, IC 전력의 범위 및 전기적 성능 요구 사항에 따라 다릅니다.

• QFN 스텐실 오프닝 디자인

ㅏ. 주변 장치 I/O 패드 누출 구멍 설계

금속 스텐실 오프닝 디자인은 일반적으로 특정 유형의 구성요소가 국소적 농축 또는 국소적 박막화의 원리를 이용할 수 있기 때문에 면적비 및 너비-두께비의 원칙을 따릅니다.

비. 중앙 방열 대형 패드 개방 설계

중앙 방열패드는 대규모에 속하기 때문에 기포가 발생하면서 가스가 빠져나가는 경향이 있다. 많은 양의 솔더 페이스트를 도포하면 스패터, 솔더 볼 등 수많은 불량이 발생하여 더 많은 가스 홀이 발생합니다. 열처리 시 가스 홀의 수를 최소화하고 최적의 솔더 페이스트 양을 얻기 위해 소산 대형 패드 설계, 큰 누출 구멍을 대체하기 위해 순 누출 구멍 어레이가 선택되고 각 작은 누출 구멍은 솔더 페이스트 코팅량이 50% 범위 내에 있는 한 크기가 무제한인 원형 또는 사각형으로 설계될 수 있습니다. 80%까지.

씨. 스텐실 유형 및 두께

금속 스텐실 방열 패드 개방 설계는 솔더 페이스트 코팅 두께와 직접적으로 연관되어 조립된 구성 요소의 연결 높이를 결정합니다.

우수한 솔더 페이스트 인쇄 기술

QFN 솔더 페이스트 인쇄 품질을 결정하는 요소에는 주로 솔더 페이스트, PCB 패드, 금속 스텐실, 솔더 페이스트 프린터 및 수동 작업이 포함됩니다.

솔더 페이스트는 솔더 합금 입자, 플럭스, 레올로지 조절제, 점도 조절제 및 용매를 포함하는 순수 주석 납 합금보다 훨씬 복잡한 성분을 특징으로 합니다. QFN 부품은 중앙 부분에 대형 방열 패드를 포함하는 무연 소자이기 때문에 상대적으로 높은 요구 사항이 점도 및 점도 제어 기술로 설정되었습니다. 너무 높은 점도는 스텐실의 구멍을 통과하기 어렵게 만들기 때문에 솔더 페이스트의 점도는 너무 높아서는 안 됩니다. 또한 점도가 낮아 인쇄흔적이 불완전합니다.

솔더 페이스트 입자가 작을수록 더 점성이 있는 솔더 페이스트가 됩니다. 포함된 입자의 양이 많을수록 점성 솔더 페이스트가 됩니다. 솔더 페이스트는 원형 입자의 경우 점도가 가장 높으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 초미세 간격 인쇄의 경우 더 나은 솔더 페이스트 해상도를 얻으려면 더 얇은 입자의 솔더 페이스트를 사용해야 합니다.

솔더 페이스트 인쇄는 너무 많은 기술적 매개변수를 포함하는 매우 복잡한 프로세스이며, 각 매개변수는 적절하지 않게 조정될 경우 많은 손상을 초래할 수 있습니다. 이러한 모든 매개변수에는 주로 스크레이퍼 압력, 인쇄 두께, 인쇄 속도, 인쇄 방법, 스크레이퍼 매개변수, 이형 속도 및 스텐실 청소 빈도가 포함됩니다. 스크레이퍼의 압력이 낮으면 솔더 페이스트가 스텐실 개구부의 바닥에 효과적으로 도달하지 못하고 패드에 떨어집니다. 스크레이퍼의 압력이 너무 크면 솔더 페이스트가 너무 얇아지거나 스텐실이 손상될 수 있습니다. 솔더 페이스트 인쇄의 적절한 두꺼워짐은 QFN 구성 요소의 조립 신뢰성을 향상시키는 데 좋습니다.

QFN 부품과 함께 고품질 PCB 조립 서비스가 필요하십니까? PCBCart가 도와드리겠습니다!

PCBCart는 QFN 구성 요소를 포함하여 인쇄 회로 기판에 거의 모든 종류의 전자 구성 요소를 조립하는 데 풍부한 경험을 가지고 있습니다. PCBA 요구 사항이 있는 경우 아래 버튼을 클릭하여 턴키 PCB 어셈블리 견적을 요청하는 것이 좋습니다. 여러 제안을 비교하여 가장 비용 효율적인 PCBA 하우스를 선택하는 것이 현명합니다.

또한 다음 항목에 관심이 있을 수 있습니다.
• QFN을 위한 우수한 PCB 패드 설계를 보장하는 요소
• PCBA의 최적 성능을 위한 QFN 구성요소의 스텐실 설계 요구사항
• PCBCart의 전체 기능 PCB 제조 서비스
• PCBCart의 고급 턴키 PCB 조립 서비스