QFN(Quad Flat Noleads,四方平面无引脚封装)在现今电子业界的IC封装当中似乎有越来越普遍的趋势,QFN的优点是体积小,足以媲美CSP(Chip Scale Package)封装,而且成本也相对便宜,IC的生产制程良率也蛮高的,还能为高速和电源管理电路提供较佳的共面性以及散热能力等优点。此外,QFN封装不必从四侧引出接脚,因此电汽效能更胜引线封装必须从侧面引出多接脚的SO等传统封装IC。
尽管QFN封装有这么多的电汽及使用上的优点,但它却给电路板组装厂带来不少的焊接品质冲击,因为QFN的无引脚设计,一般很难从其外观的焊锡点来判断其焊锡性是否良好,虽然QFN的封装侧面仍留有焊脚,但有些IC封装业者只是把Lead-frame(导线架)切断露出其切断面,并沒有再加以电镀处理,所以基本上QFN侧面的吃锡就不太容易,再加上保存一段时间后切断面容易氧化,更会造成侧面上锡的困难。
一、QFN吃锡标准
其实在IPC-A-610D(PQFN)的规范中,并未明确定义QFN的侧边吃锡一定要有平滑的圆弧形曲线出现。也就是说QFN的焊接其实可以不用管侧边的焊接状況,只要确保QFN焊脚底部及正底部的散热片位置真正的吃锡部份就可以了。QFN底部焊脚的吃锡其实可以想像成BGA,所以建议应该可以参考IPC-A-610D,Section 8.2.12 Plastic
BGA的标准,至于中间接地焊垫的吃锡可能得视各家的设计而定。
二、QFN焊锡性检查及测试
就如同BGA的焊锡检查标准,目前QFN封装的焊锡检查除了用电测来侦测其功能之外,一般也会佐以光学议器或X-ray来检查其焊锡的开、短路等不良现象。老实说X-Ray的等级不够好的话,还真的不是很容易检查出来QFN的焊锡问题。如果无论如何还是需要找出焊锡性的问题,最后只能使用切片或查看BGA焊锡等破坏性实验来检查。
三、QFN空焊的可能解決方法
当发现QFN有空焊时应该先澄清是否为零件氧化问题,可以把零件拿去作一下沾锡性实验来作确认,再来要判断是否有固定焊脚空焊的问题,一般接地脚比较容易产生空焊,可以考虑变更电路板的布线设计,在电路板的线路上增加热阻垫来减少焊脚大面积直接接地的比率,这样可以延缓热量散失的速度。所谓热阻就是把接地的线路宽度缩小,让热能不要马上传导到整片的接地大铜片。
也可以试着调整炉温,或改为斜升式回流焊曲线以减少锡膏在预热时吸收过多热量的问题。
曾经发现有QFN底部中间的接地焊垫上印刷过多锡膏,当零件流过回流焊时造成零件浮起形成空焊的问题,这时候可以考虑将QFN底部中间的接地焊垫印刷成田字型会比整片印刷要来得好,过回流焊时也较不会因锡膏全部熔融成一团而造成零件浮动的情形。
另外电路板的焊垫上尽量不要有导通孔,中间散热接地垫上的通孔也要尽量塞孔,否则容易影响焊锡量及汽泡的产生,严重的还可能导至焊接不良。