QFN 및 DFN 부품
물리적으로 작은 크기와 풋 프린트가 QFN의 유일한 장점은 아닙니다. 이들 중 가장 작은 패키지는 매우 짧은 리드 와이어로 끝납니다. 이를 통해 향상된 신호 특성과 우수한 열 특성을 얻을 수 있습니다. 대부분의 QFN 및 DFN 부품은 위 그림과 같이 신호 접점 열 바로 아래의 밑면에 큰 금속 접촉 영역이 있습니다.
실리콘 다이는 열전달 패드 바로 위에 위치하여 인상적인 열 성능을 발휘합니다. 필자는 3mm x 3mm QFN이 800mA에서 5V를 출력 할 수 있음을 보았습니다.이 제품은 큰 TO-220 패키지 및 방열판이 필요했습니다.
이 여분 성능은 가격으로, 그러나 온다. 이 경우, 가격은 대부분 제조 가능성 문제의 영역에 있으며, 이는 우리의 대화가 일상 업무로 돌아가는 방식입니다. Screaming Circuits 에서는 QFN 문제의 원인과 이러한 문제를 방지하는 방법을 배웠습니다. 그것은 내려 놓은 솔더 페이스트의 양과 큰 열 패드의 표면적과 측면 접촉의 표면적의 차이에 따른다.
솔더는 실크 스크리닝 프로세스 또는 솔더 페이스트 제트 프린터를 통해 표면 실장 패드에 놓입니다. 실크 스크리닝 공정에서, 모든 표면 실장 부품 패드에 대한 레이저 절단 개구부에 의해 스테인레스 스틸 솔더 페이스트 스텐실이 생성된다. 이 스텐실을 인쇄 회로 기판 (PCB) 위에 놓고 솔더 페이스트를 스퀴지로 놓습니다. 이 과정은 실크 스크린 티셔츠 제작과 거의 동일합니다.
많은 상점, 광산 포함, 붙여 넣기 제트 프린터를 사용하여 붙여 넣기를 적용합니다. 이것은 즉시 페이스트 패턴을 쉽게 수정할 수 있다는 장점이 있습니다. 그 단점은 적용되는 페이스트 방울이 더 새로운 초소형 부품의 일부에 필요한 정밀도를 제공하지 않는다는 것입니다.
일반적인 솔더 스텐실 두께는 3 ~ 4 밀 (0.067 ~ 0.100mm) 일 수 있습니다. 위의 QFN 사진을 보면 4mil 스텐실 두께에 대한 영역의 종횡비가 중앙 패드에 대해서는 상당히 크지 만 측면에있는 접촉면에 대해서는 훨씬 작음을 알 수 있습니다.
솔더 페이스트가 리플 로우 오븐에서 녹을 때, 솔더 증착의 모양이 바뀔 것이다. 그 설정의 유체 역학에 대해서는 언급하지 않겠지 만, 센터 패드에 솔더 페이스트가 가득 차면 부품이 센터 패드 위로 부풀어 오르고 측면 접촉부의 일부 또는 전부가 아래 그림과 같이 납땜하지 않을 가능성이 매우 높습니다.
QFN 플로트 (출처 : Duane Benson)
스텐실 개구부는 CAD 풋 프린트로 제어됩니다. 불행히도 CAD 라이브러리의 QFN 및 DFN 부품의 발자국은 이와 관련하여 거의 항상 잘못된 것입니다. 이들은 구리 패드와 동일한 크기의 솔더 페이스트 개구부를 제공합니다. CAD 소프트웨어에서 거의 항상 잘못된 것일뿐만 아니라 구성 요소 데이터 시트에 잘못 표시되는 빈도가 거의 같습니다.
풀 사이즈 개구부가 아닌 스텐실 층은 아래 그림과 같이 중앙 패드에 50 ~ 75 %의 페이스트 범위를 제공하도록 분할되어야합니다.
QFN 세그먼트 스텐실 (출처 : Duane Benson)
CAD 소프트웨어에서 솔더 페이스트 스텐실 (또는 페이스트 제트의 증착 패턴)에 대한 개구부는 스텐실 층 ( "페이스트 층"또는 "크림 층"이라고도 함)에 지정됩니다. 많은 풋 프린트 에디터는 표면 장착 패드를 배치 할 때 스텐실 레이어를 자동으로 생성합니다.
그것은 문제의 일부입니다. 대부분의 경우 구리 패드 크기에 관계없이 스텐실 개구부가 자동으로 생성됩니다. 이 도구가 자동으로이 작업을 수행한다는 사실은 많은 사용자가이 문제에 대해 생각할 필요가 없다는 인상을 받고 있음을 의미하지만 실제로는 큰 QFN 열 슬러그 때문에 문제가 될 수 있습니다.
발자국을 수정하는 것은 매우 쉬운 일이지만 일부 PCB 조립 담당자가 당신에게 비난하지 않는 한 어떻게 수정해야하는지 어떻게 알 수 있습니까? 당신은 아마 여기 없을 것입니다.
내가 말했듯이 그 해결책은 꽤 쉽습니다. CAD 소프트웨어에서 발자국을 생성하거나 수정하는 프로세스에 익숙하다면 쉽습니다. 그 구체적인 세부 사항은 당신에게 맡기 겠지만 어떻게 알았거나 어떻게 배웠다면 무엇을해야할 지 말해 줄 것입니다.
밑넓이 편집기에서 자동 붙여 넣기 레이어를 끄고 손으로 그립니다. 이 기술은 발자국 편집기의 작동에 따라 다를 수 있지만 필요한 작업은 동일합니다. 스텐실 레이어가 기본적으로 만들어지지 않았는지 확인한 다음 스텐실 레이어에 스텐실 레이어를 그립니다. 아래 그림은 어떻게 생겼는지 보여주는 예입니다.
QFN 솔더 페이스트 스텐실 레이어 좋은 예 (출처 : Duane Benson)
50 ~ 75 %의 솔더 페이스트 범위로 촬영하십시오. 즉 솔더 페이스트는 구리 패드의 50 ~ 75 %를 차지해야합니다. 패드에 비아가있을 경우 붙여 넣기를하지 마십시오. 비아는 솔더 마스크로 덮이거나 필링 및 도금되어야합니다. 열린 비아를 남겨두면 솔더가 아래로 내려가 보드의 맨 끝에서 끝납니다. 이것은 또한 좋은 일이 아닙니다.
한 가지 더 : 50 %입니까? 아니면 75 %입니까? 프로토 타입 또는 소량의 세계에서 그 범위의 어느 곳이라도 성공할 수있는 좋은 기회가 있습니다. 대규모 제품을 생산하는 경우 보드를 제조하는 회사의 제조 엔지니어와 협력하고 싶을 것입니다. 그들은 그 범위에서 시작하여 스텐실 패턴을 조정하여 생산 라인에서 최상의 결과를 얻을 것입니다.
QFN은 다소 위협적 일 수 있지만 여기에 머물러 있습니다. 약간의 특별한주의를 기울이면, 그들과 함께 꽤 성공적 일 수 있습니다. 보드를 조금 축소하고 제조 비용을 절약 할 수도 있습니다.