QFN ja DFN osat
Fyysisesti pieni koko ja jalanjälki eivät ole ainoita etuja QFN: lle. Pienin näistä paketeista päätyy hyvin lyhyisiin lyijyjohtoihin. Tämä mahdollistaa parannetut signaaliominaisuudet ja erinomaiset lämpöominaisuudet. Useimmissa QFN- ja DFN-osissa on suuri metallin kosketuspinta alaosassa, juuri signaalikoskettimien riveissä, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty.
Piikkipelto istuu suoraan lämpöalustalla, mikä mahdollistaa vaikuttavan lämpötehon. Olen nähnyt 3mm x 3mm QFNs, jotka voivat tuottaa 5V 800mA, joka vaatii iso TO-220-paketti ja heatsink.
Tämä ylimääräinen suorituskyky on kuitenkin hinta. Tässä tapauksessa hinta on suurelta osin valmistettavuuden haasteita, joten keskustelumme palaa päivätyöhön. Kiihottavissa piireissä olemme oppineet, mikä aiheuttaa QFN-ongelmia ja miten nämä ongelmat voidaan estää. Se laskee alaspäin annettavan juotospastan määrän ja suuren lämpöalustan ja sivukoskettimien pinta-alan erotuksen mukaan.
Juotos asetetaan pintaliitosalustalle silkkipäällystysprosessin tai juotospastasuihkutulostimen läpi. Silkkipäällystysprosessissa ruostumattomasta teräksestä valmistettu juotospastisekniikka luodaan laserleikkausreikiillä kaikille pintaliitoskomponenttien tyynyille. Tämä stensiili asetetaan sitten painetun piirilevyn päälle (PCB) ja juotospasta asetetaan alas painalluksella. Tämä prosessi on lähes identtinen silkkipäällysteisen T-paidan valmistukseen.
Monet myymälät, minun mukana, käyttävät myös liitävällä mustesuihkutulostimella. Tällä on se etu, että pystyt helposti muuttamaan liimatekstiä lennossa. Sen haittapuolena on se, että sen käyttämänsä tahmapisarat eivät anna joidenkin uudempien super-pienien osien tarkkuutta.
Tyypillinen juotosnasto voi olla paksu 3 tai 4 mil (0,067 - 0,100 mm). Kun tarkastellaan edellä kuvattuja QFN-kuvia, näet, että alueen kuvasuhde 4 mm: n pätkän paksuuteen on melko suuri keskipitkälle, mutta paljon pienempiä sivuilta tuleville kontaktille.
Kun juotospasta liukenee palautusuunissa, juotospastastuksen muoto muuttuu. En pääse tämän asennusnesteiden dynamiikkaan, mutta tulos on se, että jos keskipitkälle annetaan täysi annos juotospasta, osa kulkee keskipohjalla ja osa tai kaikki sivukoskettimet ovat hyvin todennäköisesti ei juotetta, kuten alla olevassa kuvassa näkyy:
QFN float (Lähde: Duane Benson)
CAD-jalanjäljellä hallitaan stencil-aukkoa. Valitettavasti QFN: n ja DFN: n osat CAD-kirjastoissa ovat lähes aina vääriä tässä suhteessa. Ne antavat juotospastan aukon, joka on kooltaan samanlainen kuin kupari. Ei vain ne ovat lähes aina virheellisiä CAD-ohjelmistossa, mutta ne ovat lähes yhtä usein esitetty väärin komponenttitietokannassa.
Täysikokoisen aukon sijaan stensiilikerros olisi segmentoitava, jotta 50 - 75% liimapinta olisi keskipitkissä, kuten alla on kuvattu:
QFN segmentoitu stensiili (Lähde: Duane Benson)
Juotospastisekvenssin (tai liimasuihkun levityskuvion) aukot on määritelty CAD-ohjelmistossa, jota kutsutaan joskus "liimakerrokseksi" tai "kermakerrokseksi". Monet jalanjäljen muokkaajat luo automaattisesti stencil-kerroksen, kun asennat pintaliitoslevyn.
Se on osa ongelmaa. Useissa tapauksissa ohjelmisto luo automaattisesti stencil-aukon mitä tahansa kuparipanon koon mukaan. Se, että työkalu tekee tämän automaattisesti tarkoittaa sitä, että monet käyttäjät ovat sellaisen vaikutelman alaisena, että heidän ei tarvitse ajatella tätä, mutta he todella tekevät, koska - suurelle QFN-lämpöhaaralle - se on luultavasti väärä.
Korjaus jalanjälki on melko helppo tehtävä, mutta miten tiesit, että sinun täytyy korjata mitään, ellei jotain piirilevylle asennettava henkilö ranteen sinua? Luultavasti ette, joten tässä olen, ranting sinua.
Ratkaisu, kuten sanoin, on melko helppoa. No, se on helppoa, jos olet perehtynyt CAD-ohjelmiston jalanjälkien luomiseen tai muokkaamiseen. Jätän sinulle tarkat yksityiskohdat, mutta jos tiedät, miten tai kun olet oppinut, kerron sinulle, mitä tehdä.
Napahtajan muokkausohjelmassa sulje automaattinen liimakerros ja käsitä se. Tekniikka eroaa jalanjälkesi editorin toimien perusteella, mutta sinun on tehtävä sama. Varmista, että oletusarvoisesti ei ole luotu stencil-kerrosta ja piirrä se sitten stencil-kerrokseen. Alla olevassa kuvassa on esimerkki siitä, miltä se näyttää.
QFN-juotospasta-stencilikerros hyviä esimerkkejä (Lähde: Duane Benson)
Ammu 50-75% juotospasta; ts. juotospastan tulee peittää 50-75% kuparista. Jos levyssä on viasia, älä laita liimaa päälle. Vias on peitettävä juotosmaskilla tai täytettävä ja pinnoitettava. Jos jätät avoimet viaset, juote lankeaa ja päätyy laudan toiselle puolelle. Tämä ei myöskään ole hyvä asia.
Yksi asia: onko se 50% vai onko se 75%? Prototyyppi- tai pienimuotoisessa maailmassa missä tahansa tällä alueella on hyvät mahdollisuudet menestyä. Jos rakennat suurta volyymituotetta, sinun kannattaa työskennellä koneesi valmistavien insinöörien kanssa. Ne alkavat tuossa sarjasta ja nipistetään stencil-kuvioon, jotta niiden valmistuslinjasta saadaan parhaat mahdolliset tulokset.
QFN: t voivat olla vähän pelottavia, mutta he ovat täällä pysyäkseen. Pienellä ylimääräisellä hoidolla voit olla melko menestyvä heidän kanssaan. Saatat jopa pystyä kutistumaan levyltäsi hieman ja säästämään osan valmistuskustannuksista.