Časti QFN a DFN
Fyzicky malé rozmery a stopa nie sú jedinými výhodami QFN. Najmenší z týchto balíčkov skončí s veľmi krátkymi vodičmi. To umožňuje lepšie vlastnosti signálu a vynikajúce tepelné vlastnosti. Väčšina častí QFN a DFN má veľkú kovovú kontaktnú oblasť na spodnej strane, tesne vo vnútri radov signálových kontaktov, ako je znázornené na obrázku vyššie.
Kremíkové kocky sú umiestnené priamo na tepelnej podložke, čím sa dosiahne pôsobivý tepelný výkon. Videl som 3mm x 3mm QFNs, ktoré môžu produkovať 5V pri 800mA, ktoré vyžadovali veľký balík TO-220 a chladič.
Tento mimoriadny výkon prichádza s cenou. V tomto prípade je cena do veľkej miery v aréne výziev v oblasti výroby, čo je spôsob, akým sa náš rozhovor vracia do mojich pracovných dní. Na krivovacích okruhoch sme sa naučili, čo spôsobuje problémy QFN a ako zabrániť týmto problémom. Znižuje sa množstvo spájkovacej pasty, ktoré sa rozkladá, a rozdiel v povrchovej ploche veľkej tepelnej vložky a na strane bočných kontaktov.
Pájka sa nanáša na podložky na povrchovú úpravu pomocou hodvábneho skenovania alebo pomocou tryskovej tlačiarne. V procese preosievania hodvábom sa šablóna na spájkovú pásku z nehrdzavejúcej ocele vytvára laserovými rezacími otvormi pre všetky povrchové podložky. Táto šablóna je umiestnená na doske s plošnými spojmi (PCB) a spájkovacia pasta je umiestnená stierkou. Tento proces je takmer identický v koncepcii s vytváraním hodvábneho trička.
Mnoho obchodov, ktoré sú súčasťou môjho sortimentu, tiež používajú pastovú tryskovú tlačiareň na nanášanie pasty. To má tú výhodu, že umožňuje jednoduchú modifikáciu vzorky pasty za behu. Jeho nevýhodou je, že kvapôčky pasty, ktoré aplikuje, nedávajú presnosť, ktorú potrebujú niektoré z novších supermoderných častí.
Typická pájková šablóna môže mať hrúbku 3 až 4 mil (0,067 až 0,100 mm). Pri pohľade na vyššie uvedené fotky QFN môžete vidieť, že pomer strán s hrúbkou šablóny 4 mil je pomerne veľký pre stredovú podložku, ale oveľa menší pre kontakty pozdĺž strán.
Keď sa spájkovacia pasta roztaví v pretláčacej peci, zmení sa tvar nánosu spájky. Nebudem ísť do tekutinovej dynamiky tohto nastavenia, ale výsledkom je, že ak stredná podložka dostane celú dávku spájkovacej pasty, časť bude vznášať na strednej podložke a niektoré alebo všetky bočné kontakty sú veľmi pravdepodobné, že nebude spájkovať, ako je znázornené na obrázku nižšie:
QFN float (Zdroj: Duane Benson)
Otvorenie šablóny je riadené pomocou stopy CAD. Bohužiaľ, stopy častí QFN a DFN v CAD knižniciach sú v tomto ohľade takmer vždy nesprávne. Poskytujú otvorenie spájkovacej pasty, ktorá má rovnakú veľkosť ako medená podložka. Nielen, že sú v softvéri CAD takmer vždy nesprávne, ale v tabuľke údajov o súčiastkach sa takmer často zobrazujú nesprávne.
Namiesto otvorenia v plnej veľkosti by mala byť vrstva šablóny rozdelená na 50 až 75% pokrytie pasty na strednej podložke, ako je to znázornené nižšie:
QFN segmentovaná šablóna (Zdroj: Duane Benson)
Otvory pre šablónu pájecej pasty (alebo vzorec ukladania pre papierový prúd) sú špecifikované vo vrstve šablóny - niekedy nazývanej "pasta layer" alebo "cream layer" - vo vašom CAD softvéri. Mnoho editorov stopy automaticky vytvorí vrstvu šablóny, keď umiestnite podložku na povrchovú montáž.
To je súčasť problému. V mnohých prípadoch softvér automaticky vytvorí otvor pre šablónu, ktorý zodpovedá veľkosti medenej dosky. Skutočnosť, že tento nástroj automaticky znamená, že mnohí používatelia majú dojem, že o tom nemusia premýšľať, ale naozaj to robia, pretože - pre veľké QFN tepelné slimáky - pravdepodobne to bude zlé.
Oprava stopy je dosť jednoduchá úloha, ale ako by ste vedeli, že potrebujete opraviť čokoľvek, ak sa na vás nejaká osoba zhromaždí PCB? Pravdepodobne by ste nemali, a tak som tu na teba.
Riešenie, ako som povedal, je dosť jednoduché. No, je ľahké, ak ste oboznámení s procesom vytvárania alebo modifikácie footprintu vo vašom CAD softvéri. Ponechám vám tie konkrétne detaily, ale ak viete, alebo keď sa naučíte, poviem vám, čo máte robiť.
Vo vašom editore footprintu vypnite automatickú vrstvu vložte a ručne ju nakreslite. Táto technika sa bude líšiť v závislosti od fungovania editora stopy, ale to, čo musíte urobiť, je rovnaké. Uistite sa, že vrstva šablóny nie je predvolene vytvorená a potom ju nakreslite do vrstvy šablóny. Nižšie uvedený obrázok ukazuje príklad toho, ako by mal vyzerať.
QFN spájkovacia pasta vrstva šablóny dobré príklady (Zdroj: Duane Benson)
Strieľajte pre pokrytie pájkou medzi 50 a 75%; tj spájkovacia pasta by mala pokrývať 50 až 75% medenej vložky. Ak sú v podložke nejaké vložky, neponárajte ich na vrch. Vias je potrebné uzavrieť s maskou na pájku, alebo naplniť a pokrývať. Ak ponecháte otvorenú priechodku, pájka sa zničí a skončí na ďalekej strane dosky. To tiež nie je dobrá vec.
Ešte jedna vec: Je to 50% alebo je to 75%? V prototypu alebo malom množstve sveta má kdekoľvek v tomto rozsahu dobrú šancu na úspech. Ak budujete produkt s vysokým objemom, budete chcieť pracovať s výrobnými inžiniermi v spoločnosti, ktorá vytvára vaše dosky. Začnú v tomto rozmedzí a vylepšujú šablónu šablóny, aby dosiahli čo najlepšie výsledky na svojej výrobnej linke.
QFN môžu byť trochu zastrašujúce, ale sú tu na pobyt. S trochou ďalšej starostlivosti môžete s nimi byť dosť úspešná. Možno budete dokonca môcť trochu zmenšiť dosku a ušetriť niektoré výrobné náklady.