Embalagem QFN:tipos, montagem e benefícios

Você lida com microcomputadores, PCBs ou módulos programáveis? Então, você precisa de um componente IC que funcione. E o pacote de quadro de micro chumbo QFN ou quad é um a ser considerado. O que é QFN? Significa quad flat sem chumbo. Entraremos em detalhes mais adiante neste artigo. Então, por que optar pela embalagem QFN? Além de ser um dos pacotes mais populares, o QFN é versátil. Além disso, destaca-se pela acessibilidade e desempenho notável.

Este artigo explica mais sobre a embalagem, tipos, métodos de montagem e muito mais.

Vamos começar.

O que são pacotes QFN?

Pacote QFN

Fonte:Wikimedia Commons

QFN é um pacote de semicondutores que conecta o ASCIC a um PCB. E faz isso usando a tecnologia de montagem em superfície.

Além disso, o QFN é um pacote baseado em quadro principal chamado Chip Scale Package (CSP). E é porque permite que você veja e entre em contato com os leads após a montagem.

Normalmente, um quadro de chumbo de cobre compõe a interconexão de PCB dos pacotes QFN e o conjunto de matrizes. Além disso, este pacote pode ter uma única ou várias linhas de pinos.

Dito isto, a estrutura de linha única das embalagens é formada por um processo de singulação por serra ou por punção. E ambos os procedimentos dividem uma extensa coleção de pacotes em pacotes únicos.

Além disso, o QFN de várias linhas passa por um processo de gravação de cobre para obter o número preferido de pinos e linhas. Em seguida, uma serra cingulará as fileiras e os pinos.

Além disso, os QFNs geralmente têm uma almofada térmica aberta embaixo da embalagem. Portanto, você pode soldar o pacote diretamente no PCB se quiser uma transferência de calor ideal da matriz.

Tipos de pacotes QFN

Existem diferentes tipos de pacotes QFN. Aqui estão alguns deles:

QFNs moldados em plástico

QFNs moldados em plástico

Fonte:Wikimedia Commons

Curiosamente, este pacote é muito barato. O QFN moldado em plástico não possui tampa e possui duas partes:uma estrutura de chumbo de cobre e um composto de plástico. Mas é limitado a aplicativos com cerca de 2 a 3 GHz.

QFN de cavidade de ar

QFN da cavidade de ar

Fonte:Pixabay

Este QFN possui uma cavidade de ar em sua embalagem. E é composto por três partes:tampa plástica ou cerâmica, estrutura de chumbo de cobre e corpo moldado em plástico (sem vedação e aberto). Além disso, esse tipo de QFN é caro por causa de sua construção. Mas você pode usá-lo para aplicações de micro-ondas que variam de 20 a 25 GHz.

QFN com flancos molháveis

QFN com flancos molháveis

Fonte:Pixabay

O QFN com flancos molháveis ​​apresenta uma elevação que indica umectação da solda. Portanto, é fácil para um designer verificar visualmente e garantir que os pads sejam montados na PCB.

QFN de tipo perfurado

QFN tipo soco

Fonte:Pixlr

Este tipo de QFN tem sua embalagem moldada em formato de cavidade de molde único. E uma ferramenta de punção separa a cavidade do molde, daí o nome. Além disso, isso significa que você só pode obter um único pacote moldado com esse método.

QFN tipo serrado

Estrutura do modelo de QFN tipo serrado

Fonte:Researchgate

Este pacote envolve o uso de MAP (processo de matriz de moldes) para moldagem. O procedimento envolve cortar um conjunto enorme de caixas em partes menores. Em seguida, você pode finalizar o processo separando as embalagens tipo serradas individualmente.

Flip Chip QFN

Flip Chip QFN

Fonte:Pixabay

O flip-chip é um pacote moldado barato. E a caixa usa interconexões flip-chip em um substrato (quadro de chumbo de cobre).

Graças ao seu curto caminho elétrico, é o Quad Flat No-Lead ideal para desempenho elétrico.

QFN de ligação por fio

Fire Bond QFN

Fonte:Researchgate

Este pacote se conecta a trilhas de PCB, semicondutores ou circuitos integrados diretamente com fios aos terminais do chip.

Montagem QFN

Embalagem QFN

Fonte:Wikimedia Commons

Aqui estão as etapas básicas a serem usadas para montagem em superfície dos componentes QFN:

Etapa 1 – Faça uma impressão com pasta de solda

Primeiro, você deve iniciar a montagem com impressão em pasta de solda. E o processo envolve espalhar pasta de solda uniformemente em sua placa antes de colocar os componentes.

Etapa 2 – Colocação de componentes

Você pode começar a montar seus componentes QFN IC em sua placa com base no layout do seu projeto de PCB. Além disso, é vital o uso de ferramentas precisas e precisas nesta etapa, pois os componentes possuem alta densidade de interconexão.

Etapa 3 – Realizar uma inspeção pré-refluxo

Esta etapa é vital porque você precisa confirmar se a placa está apta para entrar no forno de refluxo. Enquanto estiver nisso, certifique-se de que sua placa não tenha contaminantes em sua superfície que possam alterar o processo de soldagem.

Etapa 4 – Prossiga com a soldagem por refluxo

Por favor, coloque-o no forno de refluxo para soldar assim que confirmar que sua placa está em boas condições.

Etapa 5 - Inspecione sua placa após a solda de refluxo

A razão para esta etapa é confirmar a qualidade da solda.

Além disso, é vital observar que você precisa de um design de estêncil e uma pegada de PCB apropriada para os componentes montados. Dessa forma, você trabalhará com base na intenção do design.

Como você solda um pacote QFN?

Como mencionado anteriormente, a soldagem é uma parte crucial do processo de montagem do QFN. Assim, quando o PCB entra no forno de refluxo, algumas peças da placa aquecem mais rápido que outras. E isso acontece por causa da temperatura no forno de refluxo.

As partes que aquecem rápido são as partes mais leves da placa. Mas as áreas com grandes áreas de cobre levam mais tempo para aquecer. Dito isto, você pode usar termopares para todo o processo.

E este dispositivo ajuda você a monitorar a temperatura da superfície do pacote QFN. Além disso, os termopares ajudam a garantir que o pico de temperatura corporal (Tp) da embalagem não ultrapasse os valores típicos.

Vantagens dos pacotes QFN

• O pacote não tem problemas de coplanaridade de lead.
• Tem uma pegada pequena que ajuda a economizar espaço em PCBs.
• A QFN usa equipamentos e fluxos regulares de montagem em superfície para montagem de PCB.
• A embalagem é relativamente fina, ou seja, o QFN tem menos de 1 mm de altura da embalagem.
• Tem um desempenho térmico notável (considerando que oferece uma excelente rota de transferência de calor da matriz para a placa durante a soldagem).
• Os componentes na placa podem estar próximos aos componentes do QFN devido ao seu tamanho pequeno, localização e formato dos pads de contato.
• QFN tem uma pequena indutância de chumbo do pacote.
• Excelente desempenho elétrico.
• O pacote de semicondutores é acessível.

Problemas com QFN

O QFN é um pacote fantástico, mas vem com problemas como:

Problemas de fabricação

Como projetista de PCB, uma das preocupações significativas com o QFN é a capacidade de fabricação. Pode ser um desafio ter uma taxa de defeito reduzida na colocação e refluxo dos QFNs.

Sem dúvida, os QFNs tiveram algum sucesso quando entraram nos produtos de baixo mix e alto volume. Mas o pacote tende a ter problemas potenciais com as operações de alto mix e baixo volume. E essa questão atravessa duas áreas significativas:design de placa e estêncil.

Portanto, para o processo de design do estêncil, você precisa ser preciso com o design da abertura e a espessura do estêncil. Por exemplo, se você tiver muito esvaziamento ou pasta, isso afetará o design do estêncil. Portanto, a melhor abordagem é seguir as diretrizes do fabricante. E aponte para uma espessura de solda de cerca de 2 – 3mils.

Além disso, sua taxa de abertura para pad deve ser de cerca de 0,8:1 - com muitas aberturas menores. Quanto ao design da placa, certifique-se de que o design do bloco de ligação esteja a cerca de 0,2 a 0,3 mm de distância da pegada da embalagem.

Problemas de solda

Devido ao estreito passo pad-to-pad do pacote, há um risco aumentado de ponte de solda. E o QFN não tem nenhuma pista. Portanto, você pode ter desafios se precisar dessoldar o pacote.

Compatibilidade com alguns processos OEM

A embalagem QFN pode estar sujeita a alterações dimensionais na placa ou na peça. E isso geralmente acontece porque o pacote não tem chumbo. Portanto, é menos robusto quando você expõe este pacote IC a algumas faixas extensas de algumas práticas de OEM ou CM nominal.

Além disso, a flexão da placa é outra mudança dimensional que este pacote pode sofrer. Em outras palavras, se você submeter o QFN (pacote plano) a atividades como testes no circuito, fixação da placa, etc., os componentes estarão sob alta tensão. E isso acontece porque a embalagem não possui cabos de cobre longos e flexíveis.

Qual ​​é a diferença entre QFN e QFP?

O QFP significa (quad flat pack). E a diferença entre as duas matrizes de pacotes inclui:

QFN	QFP
Os leads se estendem pelos quatro lados do pacote.	O chumbo se estende em forma de L ou asa de gaivota.
Base média para o pacote durante o processo de montagem do PCB.	O formulário de chumbo tem uma excelente base para o pacote durante a montagem do PCB.
Sem variantes	Algumas das variantes incluem QFP muito fino (VQFP), QFP de baixo perfil (LQFP), QFP fino (TQFP) etc.
O pacote tem apenas oito pinos e uma almofada térmica.	Tem pinos diferentes que variam de oito a setenta pinos por lado.

Palavras finais

A embalagem QFN é o caminho a percorrer se você deseja uma opção leve e fácil de manusear. Além disso, este pacote de IC sem fio é eficaz para conectar a matriz de silício do IC à placa de circuito impresso.

Além disso, os pacotes são perfeitos para aplicações que necessitam de boa dissipação de calor. E a montagem é um passeio no parque. Tudo o que você precisa fazer é seguir as etapas destacadas neste artigo.

O que você acha do pacote QFN? Você precisa obter o melhor para o seu próximo projeto? Por favor, sinta-se à vontade para nos contatar.