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行业案例

0.5mm双排QFN封装 SMT贴片加工厂 解决方案

文章来源:smt贴片加工 发布日期:2019-05-08 浏览次数:72

摘要:随着电子元器件日积月累的发展QFN器件已经发展为双排中心间距0.5mm封装形式且体积较小,适用于高密度板级电路设计需求,但这种封装的发展对组装工艺技术提出更高的要求。


如何进行该器件的钢网设计以及优化焊接工艺参数已成为急需解决的重要课题,本文主要以一种无铅QFN器件为例详细讲述双排微间距QFN的组装工艺方法。  

双排QFN封装 SMT贴片加工厂


双排QFN是基于常规QFN封装器件发展的新型封装器件,尺寸较小,点阵较多,常用引脚表面涂层为Sne3或NiPaAue4成分均属于无铅器件的。

双排QFN封装 SMT加工厂 解决方案如下:

1 印制板设计要求 

焊盘尺寸直径设计为0.25 mm间距与器件本体相一致为0.5 mm每个焊端采用单独焊盘布线时焊盘可直接走线或通过过孔走线,焊盘上不可设置过孔,过孔应位于周边四个焊盘的中间位置,所有过孔均用阻焊膜覆盖,应用NSMD的阻焊方式即阻焊层围绕铜箔焊盘幷留

有间隙,阻焊桥完整无脱落现象,印制板热风整平时,必须保证焊盘表面平整度,印制板翘曲度不能超过0.5%。 


2 网板优化设计要求 

网板厚度、开孔设计直接影响焊膏释放率,参照IPC7525标准要求,网板开口尺寸应满足如下要求:

孔径比即W/T1.5开口面积/开口四周孔壁面积比0.66对于圆形孔,面积比公式为D/4T对于矩形孔面积比公式为LW/2、L+W、T、。L开口长度W开口宽度T网板厚度D圆形开口直径。 


如采用上述参数方式开孔还存在以下缺陷,多点阵焊盘尺寸较小仅为0.25×0.25 mm,导致部分焊盘焊膏漏锡不均匀,焊点焊料较少有虚焊现象发生,四周小孔部分焊盘焊料过少,中间接地孔焊料过多,器件被抬高,导致焊接后四周焊点可靠性降低。 

针对这两种缺陷进行实验分析,对激光切割法网板进行优化处理,采取网板厚度0.10 mm焊盘开空扩大10%,方孔四周倒0.06 mm圆角,孔壁采用电抛光方法处理,接地处开孔由大方孔改为0.28X0.28小方孔。 


3 丝网印刷设置 

刮刀角度选择在45-60°、印刷速度为10、20 mm/s、脱模速度设定在0.5、1 mm/s、脱模距离为23 mm每印刷一块印制板应对网板进行自动清洗。 


双排QFN封装 SMT贴片加工厂

焊接参数控制要求 

该器件属于3级湿敏塑封元器件,装配前应缩短开包使用的有效期限,提高材料使用前需烘烤的可能性。

如从潮湿空气中吸收水分,潮气扩散进入封装内部在材料结合处聚集凝结,当经过再流焊炉高温焊接时水汽蒸发,蒸发压力在封装内部产生应力,会导致器件封装出现分层现象,更严重现象是产生“爆米花”式的开裂。

如开包时间超过一周,且存放条件达不到10%以内,推荐烘烤条件,120±5 ℃烘

烤8h,以避免器件焊接后产生裂纹影响器件的可靠性能。 


众所周知,元器件焊接是依靠在接合界面上的原子相互扩散形成合金层,这种以合金元素按原子量的比例以化学结合的方式结合在一起,达到良好的导电性和持久的机械连接强度,这种冶金反应形成的物质叫做金属间化合物或IMC。但金属间化合物的形成随焊接温度的不同而形成的化合物的成分也不同,合金层厚度的生长速度一般遵守于扩散定律,近似W2=2Dt。


实验证明,如果焊接温度过低,形成的合金层太薄,形成冷焊点,焊点的机械强度不够,相反,如果温度过高,形成的合金层太厚,焊点的机械强度反之会降低,通常焊接合金层的厚度在24 μm属于正常范围要求。 


对于再流曲线设置,有铅可焊性要求为焊膏熔点183 ℃,基板和电子元器件对温度的最高耐受能力为240 ℃,再流焊接峰值温度为210-230 ℃无铅可焊性要求为焊膏熔点217 ℃,电子元器件对最高耐受能力温度为260 ℃,再流焊接峰值温度为235-245 ℃。


因此对于混装工艺有铅焊膏无铅焊端可焊性要求,再流焊接峰值温度设置230235 ℃最为适宜。 

温区设置升温区≤3 ℃/S 

保温区温度120.0-160 ℃上升时间60-80s

再流区210-235 ℃50-60 s


4 效果检查及焊点实效分析 

表面贴装器件焊点承担了电气、热学以及机械连接的多重作用,并且一直是产品可靠性的薄弱环节,因此焊接后对焊点的检测不可忽视,双排QFN是四侧扁平多点阵无引脚封装,焊点在器件的底部,用X射线检查焊点可靠性情况,观察有无短路、气泡、锡珠现象,判断炉温曲线设置的合理性。 


双排QFN封装 SMT贴片加工厂

另外,导致焊点失效的原因还有以下几点,焊点上焊料均匀度导致焊料熔化后部分焊点未生成合金,器件与PCB间整体热膨胀系数失配诱发各种应力,器件和PCB在厚度方向与表面区域出现温度梯度。在装配过程中,应做好各个环节的管理和控制,以达到所需的焊接效果。 


5 结语 

多点阵微间距QFN封装的发展,使得器件在体积上有了更小的变化,在功能上更加强大QFN封装器件的发展也给板级电路高密度发展提供了必备的物质资源,同时对组装技术提出了新的挑战,只有不断的深入开展电子工艺技术研究工作,才能提升电子产品的焊接质量。 


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双排QFN封装 SMT贴片加工厂
原文链接:https://www.rapidpcba.com/case/109.html

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