可沾锡侧翼镀层 PQFN

可沾锡侧翼镀层 PQFN

作者:Bradley Smith,
Allegro MicroSystems, ILC

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背景

塑料四面扁平无引脚 (PQFN) 或四面扁平无引脚裸露焊盘 (QFN-EP)封装 [AKA QFN] 没有可焊接、暴露在外面的端子,因为它采用了封装底面端子作为焊接点的封装设计。切割后,封装边缘出现暴露在外的端子铜材,由于铜的氧化作用,导致封装不易沾锡焊接。因此,不能通过视觉观察或 X 光有效确定封装是否有效焊接。电气测试是确定焊接端子电气连接的唯一方式。有一些应用很难对所有端子进行完整的电气测试。因此,对于高可靠性应用,需要可以视觉检查端子焊点的完整性。正是为了这些目的,我们开发了 QFN 可沾锡侧翼镀锡端子,以便视觉观察确定电路板焊接操作的效力。

图 1:5 mm X 5 mm 28 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 1:5 mm X 5 mm 28 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

图 2:4 mm X 4 mm 24 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 2:4 mm X 4 mm 24 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

可润滑侧面电镀

在常规 QFN 组装操作中,通过锯切操作将单个器件的封装体从“整块”结构中切割分离,从而使用每个端子出现暴露的铜侧壁。由于暴露的铜材没有任何镀层,因此会氧化。当器件被焊接到电路板上时,这些侧壁区域会出现非连续焊的问题。可沾锡侧翼镀层是附加工艺步骤,即把具有正常镀锡厚度的 100% 镀锡板置于底面端子和暴露侧翼的封装上。可沾锡侧翼镀层可以保护铜材,使此外部侧翼区域可以焊接,从而可以进行视觉检查,确保搭焊状态良好,并具有稳定的电气连接。

电路板焊接

标准 QFN 电路板布局用于侧壁镀层零部件,该零件带有附加的延长端子连接片,长度分别为 40 mil/1.00 mm(请参阅图 1、2)以及 31.5 mil (0.80 mm)(请参考图 3、4)。由此使更多焊膏流入端子的可沾锡侧翼,并形成焊接填锡,方便视觉检查。您可以使用常规松香或水基免洗助焊剂无铅(SAC305 或等效物)焊膏,标称屏蔽厚度 0.127mm (5 mil)。模板连接片的长度应额外延长 0.20 mm。因此,1.0 mm 端子连接片应延长至1.2 mm,0.8 mm 端子连接片应延长到 1.0 mm。回流条件的峰值温度不应低于 230ºC,通常为 245ºC,但不超过 260ºC,并使用氮气或空气覆盖层。如果可以使用氮气回流,则可能改善沾锡性与一致性,并且与温度、熔流系统或使用的合金无关。典型的封装尺寸为 5×5 mm (28L),4×4 mm(24L 和 20L),和 3x3 mm(10L:两侧各 5L)。注意,上述连接片长度是推荐值,客户可能希望将长度缩短 20%,以适合特定的焊膏/熔流系统以及视觉检查工具。

图 3:4 mm X 4 mm 20 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 3:4 mm X 4 mm 20 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

图 4:3 mm X 3 mm 10 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 4:3 mm X 3 mm 10 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

 

图 5:可沾锡侧翼的传感器 IC
图 5:可沾锡侧翼传感器 IC
可沾锡侧翼工艺在端子侧边形成局部切口,从而暴露侧翼。在下面的镀锡工艺中,侧翼整个厚度镀满锡。右侧图显示镀锡的暴露侧翼的细节。

图 6:截面示意图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查。
图 6:截面示意图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查。

图 7:实际照片截面图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查
图 7:实际照片截面图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查

 

图 8:理想焊接填锡(230ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理),侧视图,可进行视觉检查。
图 8:理想焊接填锡(230ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理),侧视图,可进行视觉检查。

图 9:可视觉检查焊接填锡(245ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理)
图 9:可视觉检查焊接填锡(245ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理)

 

焊接沾锡视觉检查

图 10:X 光检查侧壁端子焊接填锡
图 10:X 光检查侧壁端子焊接填锡

直接向下观察器件 (90º) 显示连接片沾锡和可沾锡侧翼。此外,X 光可以显示(无遮挡电路板)侧壁填锡已经形成。封装边缘的黑色带显示较厚的焊接填锡(请参阅图 10)。

请参阅《电子组件 IPC-A-610 规格可接受性》第 8.2.13 节“塑料四面扁平无引脚封装(PQFN),并注意最大侧边突出长度为端子的 25%,最小终端接点宽度为端子宽度的 75%。Allegro 并为指定终端侧壁上的最小端头填锡高度,但通常是超过可沾锡侧壁高度的 50%(使用氮气回流)。请参考 Allegromicro.com 的Allegro Products 产品焊接法(SMD 和通孔)”以及设计中心、包装提供的应用信息,了解有关回流的基本资料和注意事项。

Allegro 担保,无论侧壁焊接度数为多大,通过封装下面的焊接端子,该器件使用可靠,并且具有稳定电气连接。



版权所有©2017 Allegro MicroSystems, LLC

本文中所含的信息不构成 Allegro 就本文主题而对客户做出的任何表示、担保、确保、保证或诱导。本文所提供的信息并不保证基于此信息的流程的可靠性,亦不保证 Allegro 已探究了所有可能出现的故障模式。客户负责对最终产品进行充分的验证测试,以确保该产品是可靠的,并且符合所有设计要求。

可沾锡侧翼镀层 PQFN

作者:Bradley Smith,
Allegro MicroSystems, ILC

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背景

塑料四面扁平无引脚 (PQFN) 或四面扁平无引脚裸露焊盘 (QFN-EP)封装 [AKA QFN] 没有可焊接、暴露在外面的端子,因为它采用了封装底面端子作为焊接点的封装设计。切割后,封装边缘出现暴露在外的端子铜材,由于铜的氧化作用,导致封装不易沾锡焊接。因此,不能通过视觉观察或 X 光有效确定封装是否有效焊接。电气测试是确定焊接端子电气连接的唯一方式。有一些应用很难对所有端子进行完整的电气测试。因此,对于高可靠性应用,需要可以视觉检查端子焊点的完整性。正是为了这些目的,我们开发了 QFN 可沾锡侧翼镀锡端子,以便视觉观察确定电路板焊接操作的效力。

图 1:5 mm X 5 mm 28 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 1:5 mm X 5 mm 28 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

图 2:4 mm X 4 mm 24 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 2:4 mm X 4 mm 24 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

可润滑侧面电镀

在常规 QFN 组装操作中,通过锯切操作将单个器件的封装体从“整块”结构中切割分离,从而使用每个端子出现暴露的铜侧壁。由于暴露的铜材没有任何镀层,因此会氧化。当器件被焊接到电路板上时,这些侧壁区域会出现非连续焊的问题。可沾锡侧翼镀层是附加工艺步骤,即把具有正常镀锡厚度的 100% 镀锡板置于底面端子和暴露侧翼的封装上。可沾锡侧翼镀层可以保护铜材,使此外部侧翼区域可以焊接,从而可以进行视觉检查,确保搭焊状态良好,并具有稳定的电气连接。

电路板焊接

标准 QFN 电路板布局用于侧壁镀层零部件,该零件带有附加的延长端子连接片,长度分别为 40 mil/1.00 mm(请参阅图 1、2)以及 31.5 mil (0.80 mm)(请参考图 3、4)。由此使更多焊膏流入端子的可沾锡侧翼,并形成焊接填锡,方便视觉检查。您可以使用常规松香或水基免洗助焊剂无铅(SAC305 或等效物)焊膏,标称屏蔽厚度 0.127mm (5 mil)。模板连接片的长度应额外延长 0.20 mm。因此,1.0 mm 端子连接片应延长至1.2 mm,0.8 mm 端子连接片应延长到 1.0 mm。回流条件的峰值温度不应低于 230ºC,通常为 245ºC,但不超过 260ºC,并使用氮气或空气覆盖层。如果可以使用氮气回流,则可能改善沾锡性与一致性,并且与温度、熔流系统或使用的合金无关。典型的封装尺寸为 5×5 mm (28L),4×4 mm(24L 和 20L),和 3x3 mm(10L:两侧各 5L)。注意,上述连接片长度是推荐值,客户可能希望将长度缩短 20%,以适合特定的焊膏/熔流系统以及视觉检查工具。

图 3:4 mm X 4 mm 20 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 3:4 mm X 4 mm 20 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

图 4:3 mm X 3 mm 10 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局
图 4:3 mm X 3 mm 10 引脚 PQFN 的 PCB 使用布局

 

图 5:可沾锡侧翼的传感器 IC
图 5:可沾锡侧翼传感器 IC
可沾锡侧翼工艺在端子侧边形成局部切口,从而暴露侧翼。在下面的镀锡工艺中,侧翼整个厚度镀满锡。右侧图显示镀锡的暴露侧翼的细节。

图 6:截面示意图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查。
图 6:截面示意图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查。

图 7:实际照片截面图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查
图 7:实际照片截面图显示 PCB 电路板形成固体焊接填锡,可以视觉检查

 

图 8:理想焊接填锡(230ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理),侧视图,可进行视觉检查。
图 8:理想焊接填锡(230ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理),侧视图,可进行视觉检查。

图 9:可视觉检查焊接填锡(245ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理)
图 9:可视觉检查焊接填锡(245ºC,焊盘长度 40 mil,8 小时蒸汽预处理)

 

焊接沾锡视觉检查

图 10:X 光检查侧壁端子焊接填锡
图 10:X 光检查侧壁端子焊接填锡

直接向下观察器件 (90º) 显示连接片沾锡和可沾锡侧翼。此外,X 光可以显示(无遮挡电路板)侧壁填锡已经形成。封装边缘的黑色带显示较厚的焊接填锡(请参阅图 10)。

请参阅《电子组件 IPC-A-610 规格可接受性》第 8.2.13 节“塑料四面扁平无引脚封装(PQFN),并注意最大侧边突出长度为端子的 25%,最小终端接点宽度为端子宽度的 75%。Allegro 并为指定终端侧壁上的最小端头填锡高度,但通常是超过可沾锡侧壁高度的 50%(使用氮气回流)。请参考 Allegromicro.com 的Allegro Products 产品焊接法(SMD 和通孔)”以及设计中心、包装提供的应用信息,了解有关回流的基本资料和注意事项。

Allegro 担保,无论侧壁焊接度数为多大,通过封装下面的焊接端子,该器件使用可靠,并且具有稳定电气连接。



版权所有©2017 Allegro MicroSystems, LLC

本文中所含的信息不构成 Allegro 就本文主题而对客户做出的任何表示、担保、确保、保证或诱导。本文所提供的信息并不保证基于此信息的流程的可靠性,亦不保证 Allegro 已探究了所有可能出现的故障模式。客户负责对最终产品进行充分的验证测试,以确保该产品是可靠的,并且符合所有设计要求。