Emballage QFN :types, assemblage et avantages

Vous travaillez avec des micro-ordinateurs, des PCB ou des modules programmables ? Ensuite, vous avez besoin d'un composant IC qui fonctionne. Et le boîtier QFN ou quad micro lead frame est à considérer. Qu'est-ce que QFN ? Cela signifie quad plat sans plomb. Nous entrerons dans les détails plus loin dans cet article. Alors, pourquoi opter pour un emballage QFN ? En plus d'être l'un des packages les plus populaires, le QFN est polyvalent. En outre, il se distingue par son prix abordable et ses performances remarquables.

Cet article explique plus en détail l'emballage, les types, les méthodes d'assemblage, etc.

Commençons.

Que sont les packages QFN ?

Forfait QFN

Source :Wikimedia Commons

QFN est un boîtier semi-conducteur qui connecte l'ASCIC à un PCB. Et il le fait en utilisant la technologie de montage en surface.

De plus, le QFN est un package basé sur une trame de plomb appelé Chip Scale Package (CSP). Et c'est parce qu'il vous permet de voir et de contacter les pistes après l'assemblage.

En règle générale, une grille de connexion en cuivre constitue l'interconnexion PCB et l'assemblage de puces des boîtiers QFN. De plus, ce package peut avoir une ou plusieurs rangées de broches.

Cela dit, la structure à une rangée des emballages se forme par un processus de séparation à la scie ou à la perforation. Et les deux procédures divisent une vaste collection de packages en packages uniques.

De plus, le QFN à plusieurs rangées subit un processus de gravure du cuivre pour obtenir le nombre préféré de broches et de rangées. Ensuite, une scie cinglera les rangées et les épingles.

De plus, les QFN ont généralement un tampon thermique ouvert sous le boîtier. Par conséquent, vous pouvez souder le paquet directement sur le PCB si vous souhaitez un transfert de chaleur optimal depuis la matrice.

Types de packages QFN

Il existe différents types de packages QFN. En voici quelques-uns :

QFN moulés en plastique

QFN moulés en plastique

Source :Wikimedia Commons

Fait intéressant, ce forfait est assez bon marché. Le QFN moulé en plastique n'a pas de couvercle et il comporte deux parties :une grille de connexion en cuivre et un composé en plastique. Mais il est limité aux applications qui ont environ 2 à 3 GHz.

QFN à cavité d'air

QFN à cavité d'air

Source :Pixabay

Ce QFN comporte une cavité d'air dans son emballage. Et il se compose de trois parties :un couvercle en plastique ou en céramique, un cadre en cuivre et un corps moulé en plastique (sans joint et ouvert). De plus, ce type de QFN est coûteux en raison de sa construction. Mais vous pouvez l'utiliser pour des applications micro-ondes allant de 20 à 25 GHz.

QFN avec flancs mouillables

QFN avec flancs mouillables

Source :Pixabay

Le QFN avec des flancs mouillables présente une élévation qui indique le mouillage de la soudure. Par conséquent, il est facile pour un concepteur de vérifier visuellement et de s'assurer que les pastilles sont montées sur le circuit imprimé.

QFN de type poinçon

QFN de type poinçon

Source :Pixlr

Ce type de QFN a son boîtier moulé dans un format de cavité de moule unique. Et un outil de poinçonnage sépare la cavité du moule, d'où son nom. Cela signifie également que vous ne pouvez obtenir qu'un seul emballage moulé avec cette méthode.

QFN de type scié

Structure du modèle de QFN de type scié

Source :Researchgate

Ce package implique l'utilisation de MAP (processus de matrice de moules) pour le moulage. La procédure consiste à découper un ensemble massif de boîtes en parties plus petites. Ensuite, vous pouvez finaliser le processus en triant individuellement les colis de type scié.

Flip Chip QFN

Flip Chip QFN

Source :Pixabay

Le flip-chip est un boîtier moulé bon marché. Et le boîtier utilise des interconnexions flip-chip sur un substrat (grille de connexion en cuivre).

Grâce à son chemin électrique court, c'est le Quad Flat No-Lead idéal pour les performances électriques.

Bord filaire QFN

QFN de liaison filaire

Source :Researchgate

Ce boîtier se connecte aux pistes de PCB, aux semi-conducteurs ou aux circuits intégrés directement avec des fils aux bornes de la puce.

Assemblée QFN

Emballage QFN

Source :Wikimedia Commons

Voici les étapes de base à suivre pour l'assemblage en surface des composants QFN :

Étape 1 - Faites une impression de pâte à souder

Tout d'abord, vous devez commencer l'assemblage avec une impression de pâte à souder. Et le processus consiste à étaler uniformément la pâte à souder sur votre carte avant de mettre les composants.

Étape 2 - Placement des composants

Vous pouvez commencer à monter vos composants QFN IC sur votre carte en fonction de la disposition de votre conception de PCB. De plus, il est essentiel d'utiliser des outils précis et précis à cette étape car les composants ont une densité d'interconnexion élevée.

Étape 3 – Effectuer une inspection avant refusion

Cette étape est essentielle car vous devez confirmer que la carte est apte à entrer dans le four de refusion. Pendant que vous y êtes, assurez-vous que votre carte n'a pas de contaminants sur sa surface qui pourraient altérer le processus de soudure.

Étape 4 - Procédez à la soudure par refusion

Veuillez le placer dans le four de refusion pour le brasage une fois que vous avez confirmé que votre carte est en bon état.

Étape 5 - Inspectez votre carte après la soudure par refusion

La raison de cette étape est de confirmer la qualité de la soudure.

De plus, il est essentiel de noter que vous avez besoin d'une conception de pochoir et d'une empreinte PCB appropriée pour les composants assemblés. De cette façon, vous travaillerez en fonction de l'intention de conception.

Comment souder un boîtier QFN ?

Comme mentionné précédemment, la soudure est une partie cruciale du processus d'assemblage QFN. Ainsi, lorsque le PCB entre dans le four de refusion, certaines pièces de la carte chauffent plus rapidement que d'autres. Et cela se produit à cause de la température dans le four de refusion.

Les parties qui chauffent rapidement sont les parties les plus légères de la planche. Mais les zones avec de grandes surfaces de cuivre mettent plus de temps à se réchauffer. Cela dit, vous pouvez utiliser des thermocouples pour l'ensemble du processus.

Et cet appareil vous aide à surveiller la température de surface du boîtier QFN. De plus, les thermocouples vous aident à vous assurer que la température corporelle maximale de votre colis (Tp) ne dépasse pas les valeurs typiques.

Avantages des forfaits QFN

• Le package ne présente pas de problèmes de coplanarité des dérivations.
• Il a un faible encombrement, ce qui permet d'économiser de l'espace sur les PCB.
• QFN utilise un équipement et des flux de montage en surface standard pour l'assemblage des circuits imprimés.
• Le boîtier est relativement mince, c'est-à-dire que le QFN a une hauteur de boîtier inférieure à 1 mm.
• Il a des performances thermiques remarquables (étant donné qu'il offre une excellente voie de transfert de chaleur de la puce à la carte lors de la soudure).
• Les composants de la carte peuvent être proches des composants du QFN en raison de sa petite taille, de son emplacement et du facteur de forme des plots de contact.
• QFN a une légère inductance de plomb de boîtier.
• Excellentes performances électriques.
• Le boîtier semi-conducteur est abordable.

Problèmes avec QFN

Le QFN est un package fantastique, mais il comporte des problèmes tels que :

Problèmes de fabrication

En tant que concepteur de PCB, l'une des principales préoccupations concernant le QFN est la fabricabilité. Il peut être difficile de réduire le taux de défauts lors du placement et de la redistribution des QFN.

Il ne fait aucun doute que les QFN ont connu un certain succès lorsqu'ils sont entrés dans les produits à faible mix et à volume élevé. Mais le package a tendance à avoir des problèmes potentiels avec les opérations à haut volume et à faible volume. Et ce problème concerne deux domaines importants :la conception de cartons et de pochoirs.

Ainsi, pour votre processus de conception de pochoir, vous devez être précis avec la conception de votre ouverture et l'épaisseur de votre pochoir. Par exemple, si vous avez trop de vide ou de pâte, cela affectera la conception de votre pochoir. Par conséquent, la meilleure approche consiste à s'en tenir aux directives du fabricant. Et visez une épaisseur de soudure d'environ 2 à 3 mils.

De plus, votre rapport d'ouverture au tampon doit être d'environ 0,8:1, avec de nombreuses ouvertures plus petites. En ce qui concerne la conception de la carte, assurez-vous que la conception de votre pastille de connexion est à environ 0,2 à 0,3 mm de l'empreinte de l'emballage.

Problèmes de soudure

En raison du pas étroit entre les pastilles du boîtier, il existe un risque accru de pontage de soudure. Et le QFN n'a pas d'avance. Ainsi, vous pourriez avoir des difficultés si vous devez dessouder le paquet.

Compatibilité avec certains processus OEM

L'emballage QFN peut être sujet à des changements dimensionnels au niveau de la carte ou de la pièce. Et cela se produit généralement parce que le colis n'a pas de plomb. Par conséquent, il est moins robuste lorsque vous exposez ce package IC à des gammes étendues de pratiques OEM ou de CM nominales.

De plus, la flexion de la planche est un autre changement dimensionnel que cet emballage peut subir. En d'autres termes, si vous soumettez le QFN (boîtier plat) à des activités telles que des tests en circuit, la fixation de cartes, etc., les composants seront soumis à de fortes contraintes. Et cela se produit parce que le paquet n'a pas de fils de cuivre longs et flexibles.

Quelle est la différence entre QFN et QFP ?

Le QFP signifie (quad flat pack). Et la différence entre les deux tableaux de packages inclut :

QFN	QFP
Les fils s'étendent sur les quatre côtés de l'emballage.	La laisse s'étend en forme de L ou d'aile de mouette.
Encombrement moyen du boîtier pendant le processus d'assemblage du circuit imprimé.	La forme de plomb constitue une excellente base pour le boîtier lors de l'assemblage du circuit imprimé.
Aucune variante	Certaines des variantes incluent le QFP très fin (VQFP), le QFP à profil bas (LQFP), le QFP fin (TQFP), etc.
Le boîtier ne contient que huit broches et un tampon thermique.	A différentes broches allant de huit à soixante-dix broches par côté.

Derniers mots

L'emballage QFN est la voie à suivre si vous voulez une option légère et facile à manipuler. En outre, ce boîtier de circuit intégré sans fil est efficace pour connecter la puce en silicium du circuit intégré à la carte de circuit imprimé.

De plus, les packages sont parfaits pour les applications nécessitant une bonne dissipation de la chaleur. Et l'assemblée est une promenade dans le parc. Tout ce que vous avez à faire est de vous en tenir aux étapes décrites dans cet article.

Que pensez-vous du package QFN ? Avez-vous besoin d'obtenir le meilleur pour votre prochain projet? N'hésitez pas à nous contacter.