什么是QFN封装？

  QFN(Quad Flat No-lead)封装可能是当今最流行的半导体封装，适用于消费、工业、汽车和电源应用，今天我们将详细讨论QFN的相关线

  QFN是一种无引线封装，它是方形或矩形。与芯片级封装(CSP)类似，采用切割机加工。在封装底部中央有大面积的外露垫，用于散热。在包装外围有导电垫，用于与电气连接。QFN封装不像传统的SOIC和TSOP封装那样有鸥翼引线，因此内部引脚和焊盘之间的导电路径很短，封装内的布线电阻电感和供应商电阻低，能够给大家提供突出的电气性能。此外，它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的热性能，这些焊盘具有直接的热路径，用于封装内的散热。通常，热焊盘直接焊接在电路板上，PCB中的热通孔有助于将多余的功耗分散到铜接地面上，从而吸收多余的热量。由于其体积小，重量轻，再加上出色的电气和热性能，该封装是理想的任何应用在尺寸，重量和性能是至关重要的。

  QFN由日本电子机械工业协会定义，英文为Quad Flat No-lead Package的缩写；DFN (Dual Flat No-lead Package)封装属于QFN封装的扩展封装。DFN封装的引脚分布在封装体的两侧，整体外观为矩形；QFN封装的引脚分布在封装体的四面，整体外观为方形。

  QFN封装拥有非常良好的热阻，因为QFN封装的底部有大面积的散热垫，可拿来传递封装内芯片运行时产生的热量。PCB底部必须设计相应的散热垫和散热通孔。散热片提供了可靠的焊接区域，通孔提供了冷却路径，可以轻松又有效地将芯片的热量传递给PC。PCB散热器可以将不必要的功耗分散到铜接地板上吸收不必要的热量，从而大幅度的提升芯片的散热性。

  QFN封装拥有非常良好的热阻，因为QFN封装的底部有大面积的散热垫，可拿来传递封装内芯片运行时产生的热量。PCB底部必须设计相应的散热垫和散热通孔。散热片提供了可靠的焊接区域，通孔提供了冷却路径，可以轻松又有效地将芯片的热量传递给PC。PCB散热器可以将不必要的功耗分散到铜接地板上吸收不必要的热量，从而大幅度的提升芯片的散热性。

  如果单纯比较价格，QFN不如传统的DIP/SOP封装；但如果你考虑成本效益，QFN可能是目前所有包装中最具成本效益的。在低端性能芯片红海市场，由于成本压力过大，设计企业会选择传统的DIP和SOP封装；但在中等性能芯片市场，设计企业往往选择制造能力强、成本合适的QFN封装，高端性能芯片则保持在BGA或CSP封装中。从实际案例来看，大型芯片设计企业往往同时推出QFN和BGA封装两种封装(在芯片可以同时使用QFN和BGA封装的条件下)，QFN的价格至少比BGA低30%。即使面对QFP (Qual flat package)封装，QFN也能实现近15%的价格优势。

  QFN封装底部的外露衬垫提供与PCB的电路连接，同时提供有效的传热。连接引脚将芯片牢牢地固定在衬垫上的环氧树脂材料中。

  多圈QFN可以很好地解决引脚数要求高的应用技术。多圈QFN提供多圈引脚，这与BGA技术非常相似，并且在大多数情况下也比后者提供更低的成本。

  这是一种低成本的模制封装，在铜引线框架基板上使用倒装芯片互连。与传统的QFP封装相比，该封装提供了较小的外观尺寸。由于电路短，它也提供了更好的电气性能。

  引线键合通常被认为是组装大多数半导体封装的最具成本效益和最灵活的互连技术。

  具有可湿性一面的QFN具有指示焊料湿润的水平。这使得设计师或制造商能保证每个垫都安装在电路板上，并看到整个过程。

  独家开放式模压塑料封装(OMPP)是一种预制空腔QFN封装(Quad Flat No-Lead)，满足您对IC封装和IC高质量，快速解决方案组装的需求。这些QFN封装或开放式模塑塑料封装(OMPP)有各种尺寸，特别是用于原型，中批量或批量生产应用。

  这种封装结构与ACC非常相似，但外壳和环框是由聚合物而不是陶瓷制成的。这允许环框架被粘合到法兰，而不是钎焊，减少法兰应力和变形。此外，更薄的匹配电容能够大大减少栅极和漏极的射频损耗。

  它用于在同一PCB板上封装多个芯片。这在某种程度上预示着多个芯片串联封装在同一电路上。这种电路的技术难点在于电路阻抗和电感的控制相对复杂。

  QFN封装比较小，因此现在确实有很大的空间进行清晰标记。5mm x 5mmQFN每行最多可包含5或6个字符；3行或4行是可能的。

  作为PCB设计师而言，QFN可制造性是一个重要的条件。虽然QFN非常高效，但PCB设计人员经常遇上问题。在遇到降低回流和安装故障率的需要时，我们大家常常会遇到一些挑战。QFN在大批量和低混合产品中表现良好。然而，当他们遇到小批量和高混合物时，情况往往会变得更糟。更糟糕的是，这样的一个问题似乎主要影响两个方面：钢网设计/电路板设计。因此，在处理钢网设计时，必须有准确的钢网厚度和孔径设计。如果这两者不准确，结果将是灾难性的。

  在设计QFN封装时，请仔细阅读组件数据表。数据表将包含足迹图。这个图形构成了封装设计的基础。具体封装如下图所示：

  首先，通过预热电路板并使用下面详细说明的相同方法应用热空气来去除原始芯片。然后通过添加助焊剂和使用焊锡芯来清洁除去的芯片和电路板上的焊盘。

  散热器有多个通孔(适用于连接板各层的小孔)，能够在一定程度上帮助散热元件散热并进入接地面。尽管这些有助于在使用的过程中保持芯片冷却，但它们使焊接变得困难，并且来自热空气工具的热量将迅速消散到集成电路板。如果你焊接中间散热器，预热器是特别有用的。然而，在许多情况下，没有必要焊接这种中间散热器，这就是为什么焊接这种芯片特别具有挑战性。因此，如果你不需要它，不要添加焊料。如果这是你第一次焊接QFN，最好跳过这一步。

  当助焊剂添加到干净的QFN芯片底部时，首先用酒精和刷子去除任何旧的助焊剂残留物，然后再应用新的助焊剂。

  将焊料涂在散热器中间：要得到一个很小的焊料枕，你需要在焊盘上轻敲一个很小的锡头，直到焊料芯被吸收。用卡尺测量厚度后，能检查枕头的高度。焊盘上焊料过多会导致短路。利用助焊剂和用干净的尖端触摸焊垫来去除多余的材料。

  轻点一个非常轻微的锡尖在焊盘上，直到少量的焊锡芯被吸收。在这一步之后，焊枕应该很小，其高度不应超过千分之一英寸(1/3英寸)。如果你有卡尺，你可以先测量枕头的原始厚度，然后比较焊接厚度来检查枕头的高度。如果焊盘上焊料过多，回流时将会短路到外部连接（建议还是不要太少）利用助焊剂和用干净的尖端触摸焊垫来去除多余的材料。

  然后将器件放在上面(注意检查器件1脚与封装是否对应)，用镊子轻轻按压器件表面两次，最后用烙铁固定器件边缘。两个别针。一旦设备是安全的，然后触摸周边连接轻锡铁尖。每个焊盘上都应有小的焊珠。显微镜或放大镜可拿来确保每个焊盘接受焊料。检查设备和焊盘是否对齐。假如没有问题，是时间开始焊接其他引脚了；如果有器件偏置引脚，则需要调整器件的位置。待相应的引脚焊好后再开始焊接，否则在焊完所有引脚后难以调整器件的位置。

  由于QFN的焊点在封装下方，所以厚度相对较薄。因此，X射线无法检测到锡量较少的开放式QFN焊点，只能依靠外部焊点。判断，但目前QFN焊点侧面缺陷的判断标准在IPC标准中尚未出现。在暂时没有更好的方法的情况下，我们会尽量在后期阶段依靠测试站来判断焊接质量是不是达标。

  对于QFN修复，由于焊点完全位于组件封装的底部，因此就需要从组件上去除桥接、开路、焊球等缺陷，因此与BGA修复有些类似。由于其体积小，重量轻，QFN在高密度组装板上使用时比BGA更难返工。目前，QFN修复在整个SMT过程中仍然是一个有待改进和发展的问题。特别是，使用锡膏在QFN和印制板之间形成可靠的电气和机械连接确实很困难。目前可行的焊膏应用方法有：采用传统的小屏幕焊膏修复PCB；焊膏直接印在元件的焊盘上。

  拆焊后，元件要拆下。对于大型组件，移液器是一个很好的选择。对于较小的元件，可以使用镊子

  拆卸后，应清洗PCB焊盘，以去除任何焊料残留物，这也为新元件的放置提前做好准备

  以上所有方法都需要非常熟练的返工来执行任务。维修设备的选择也很重要。不仅要对QFN有良好的焊接效果，而且要防止部件因热空气过多而被吹掉。

  这是一个QFN封装，其特点是冲压和切割外引线与模具。由于每个腔体的树脂密封，封装的外围引脚是用模具冲压的。由于压力被切断，在封装的外围有一个非常短的突出的XD引脚。

  这是一个QFN封装，使用旋转刀片切割。由于密封在同一腔内的封装是由旋转刀片切断的，因此封装端面(侧)与销端面侧相同。

  这么多年来，金丝粘接一直被用作默认材料。虽然它们仍然可用，但它们正逐渐被铜所取代。因为铜线粘接成本低，导电性好。然而，铜线需要更加多的努力，以结合电线到垫。许多半导体代工厂提供设计用于支持铜键合的IO焊盘单元，因为常常要更厚的焊盘。

  可使用环氧树脂将管芯固定在引线框架垫上。根据系统电气要求，使用导电和非导电两种主要类型;导电材料具备较好的导热性。

  由于QFN封装的焊盘间距非常窄，这将带来一个称为焊料桥接的焊接问题。此外，由于QFN包不含铅，当准备拆解这些包时，可能会遇到一些挑战。

  PCBA厂家的平面与QFN的焊接端相同，基本与QFN封装的底面(0-0.05mm)平齐，与PCB上相应的键合垫形成“面对面”的连接。这一特性决定了PCBA厂家使用的锡膏量与焊缝面积成正比。此外，焊膏用量越多，焊缝的扩展面积越大，桥接也相对容易。

  QFN结构的共同特点是在封装底部有一个比较大的散热垫，其面积大于所有信号端子的面积之和。正因为如此，QFN端接的焊料高度是由散热垫焊缝的高度决定的。调节印在热垫上的锡膏的覆盖范围，控制热垫的高度。

  散热垫的高度需要格外的重视，避免散热垫的焊膏坍塌。避免最终QFN周围的信号焊料过度膨胀，导致桥接。这一点非常重要。

  另一方面，QFN焊接的“面对面”结构，锡膏中的大量溶剂很难在助焊剂中挥发，容易形成空洞。

  QFN封装可能会受到元件或电路板尺寸变化的影响。QFN封装中没有铅，导致这样的一种情况发生。因此，每当他们经历一些名义上的CM或OEM实践时，他们就会变得脆弱。

  端子的两端从封装的边缘拉回来。对于这种类型的端子封装，回流焊后不需要添加焊角。

  这些类型的端子是完露端子的一种变体。所述侧面可湿化所述侧面端子以湿化焊料以形成焊料圆角。如果形成均匀的焊点角，则更容易使用AOI进行焊点故障检测。这省去了X光检查的步骤。