QFN封裝在SMT的焊接品質(zhì)
QFN (Quad Flat No leads，四方平面無(wú)引腳封裝)在現(xiàn)今電子業(yè)界的IC封裝當(dāng)中似乎有越來(lái)越普遍的趨勢(shì)，QFN的優(yōu)點(diǎn)是體積小，足以媲美CSP(Chip Scale Package)封裝，而且成本也相對(duì)便宜，IC的生產(chǎn)製程良率也蠻高的，還能為高速和電源管理電路提供較佳的共面性以及散熱能力等優(yōu)點(diǎn)。此外，QFN封裝不必從四側(cè)引出接腳，因此電氣效能更勝引線封裝必須從側(cè)面引出多接腳的SO等傳統(tǒng)封裝 IC。
盡管QFN封裝有這麼多的電氣及使用上的優(yōu)點(diǎn)，但它卻給電路板組裝廠帶來(lái)不少的焊接品質(zhì)衝擊，因?yàn)?QFN 的無(wú)引腳設(shè)計(jì)，一般很難從其外觀的焊錫點(diǎn)來(lái)判斷其焊錫性是否良好，雖然 QFN 的封裝側(cè)面仍留有焊腳，但有些 IC封裝業(yè)者只是把【Lead-frame(導(dǎo)線架)】切斷露出其切斷面，并沒(méi)有再加以電鍍處理，所以基本上QFN側(cè)面的吃錫就不太容易，再加上保存一段時(shí)間后切斷面容易氧化，更造成側(cè)面上錫的困難。
▼ QFN 的側(cè)面焊腳為導(dǎo)線架(lead frame)的切斷面，并無(wú)電鍍層。
QFN 吃錫標(biāo)準(zhǔn)
其實(shí)在 IPC-A-610D, Section 8.2.13 Plastic Quad Flat Pack No Leads (PQFN) 的規(guī)范中，并未明確定義 QFN 的側(cè)邊吃錫一定要有平滑的圓弧形曲線出現(xiàn)。
There are some package configurations that have no toe exposed or do not have a continuous solderable surface on the exposed toe on the exterior of the package and a toe fillet will not form.
也就是說(shuō)QFN的焊接其實(shí)可以不用管側(cè)邊的焊接狀況，只要確保QFN焊腳底部及正底部的散熱片位置真正的吃錫部份就可以了。QFN底部焊腳的吃錫其實(shí)可以想像成BGA，所以建議應(yīng)該可以參考 IPC-A-610D, Section 8.2.12 Plastic BGA 的標(biāo)準(zhǔn)，至于中間接地焊墊的吃錫可能得視各家的設(shè)計(jì)而定。
▼ QFN側(cè)邊焊腳吃錫雖然不好，但因?yàn)槠涞酌娉藻a良好，所以電氣特性仍然良好。
▼ QFN側(cè)邊焊腳吃錫良好。
QFN 焊錫性檢查及測(cè)試
就如同BGA的焊錫檢查標(biāo)準(zhǔn)，目前QFN封裝的焊錫檢查除了用電測(cè)(In-Circuit-Test、Function Verification Test) 來(lái)偵測(cè)其功能之外，一般也會(huì)佐以光學(xué)儀器或X-ray來(lái)檢查其焊錫的開、短路等不良現(xiàn)象。老實(shí)說(shuō) X-Ray 的等級(jí)不夠好的話，還真的不是很容易檢查出來(lái)QFN的焊錫問(wèn)題。如果無(wú)論如何還是找出焊錫性的問(wèn)題，最后只能使用切片(Micro-section)或用滲透染紅試驗(yàn) (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫等破壞性實(shí)驗(yàn)來(lái)檢查。
▼這張圖片來(lái)自網(wǎng)路，使用X-Ray檢查QFN焊錫。
▼這張圖片來(lái)自網(wǎng)路，使用 X-Ray 檢查 QFN 焊錫，疑似焊接不良。
QFN 空焊的可能解決方法
當(dāng)發(fā)現(xiàn)QFN有空焊時(shí)應(yīng)該先澄清是否為零件氧化問(wèn)題，可以把零件拿去作一下沾錫性實(shí)驗(yàn)來(lái)作確認(rèn)，再來(lái)要判斷是否有固定焊腳空焊的問(wèn)題，一般接地腳比較容易產(chǎn)生空焊，可以考慮變更電路板的佈線設(shè)計(jì)，在電路板的線路(trace)上增加熱阻(thermal relief)墊來(lái)減少焊腳大面積直接接地的比率，這樣可以延緩熱量散失的速度。（所謂「熱阻」就是把接地的線路寬度縮小，讓熱能不要馬上傳導(dǎo)到整片的接地大銅片。）
也可以試著調(diào)整爐溫(reflow profile)，或改為斜升式迴流焊曲線(slumping type)以減少錫膏在預(yù)熱時(shí)吸收過(guò)多熱量的問(wèn)題。
參考閱讀： 迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile
曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)有QFN底部中間的接地焊墊上印刷過(guò)多錫膏，當(dāng)零件流過(guò)迴流焊時(shí)造成零件浮起形成空焊的問(wèn)題，這時(shí)候可以考慮將 QFN 底部中間的接地焊墊印刷成「田」字型會(huì)比整片印刷要來(lái)得好，過(guò)迴流焊時(shí)也較不會(huì)因錫膏全部熔融成一團(tuán)而造成零件浮動(dòng)的情形。
參考閱讀： 導(dǎo)通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則
另外電路板的焊墊上盡量不要有導(dǎo)通孔(vias)，中間散熱接地墊上的通孔(vias)也要盡量塞孔，否則容易影響焊錫量及氣泡的產(chǎn)生，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)至焊接不良。
▼ 通孔(vias)塞孔
深圳市貼片加工廠：加「氮?dú)狻故欠窨梢杂行г黾?QFN 的良率？我只能說(shuō)見(jiàn)仁見(jiàn)智，氮?dú)馐强梢苑乐沽慵趸芊窈干?QFN 的側(cè)面焊腳，還是有待觀察，況且加氮?dú)鈺?huì)增加成本，還是擺在最后再考慮就好了。
