淺談QFN元器件焊接質(zhì)量控制與檢驗

劉朝平

關鍵詞：QFN元器件;焊接;質(zhì)量控制;檢驗

一、影響QFN焊接質(zhì)量的因素

由于QFN封裝器件底部沒有焊料球，它的焊接方式是通過鋼模板印刷焊膏到印制焊盤上，將器件底部焊端與印制板焊盤焊為一體。由于QFN的結(jié)構(gòu)扁平，并且鋼網(wǎng)漏印的焊膏量有限，因此印制板變形對QFN的四周焊點質(zhì)量影響較大。如果印制板在回流焊過程中變形量大，就會造成QFN器件焊接不良。在回流焊過程中，印制板上印制導線越密集處吸收熱量越多，反之其吸收熱量越少，印制板上不同位置之間的這種吸收熱量差別越大，越容易導致印制翹曲變形。

二、QFN封裝器件特點

QFN封裝是一種無引腳封裝，呈正方形或矩形，封裝底部具有與底面水平的焊盤，在中央有一個面積焊盤裸露用來導熱，圍繞大焊盤的封裝外圍有實現(xiàn)電氣連接的導電焊盤，從結(jié)構(gòu)看，QFN封裝不像傳統(tǒng)QFN的QFNSOIc與TSOPQFN封裝那樣具有鷗翼型引線，內(nèi)部引腳與焊盤封裝技術與設備之間的導電路徑短，自感系數(shù)以及封裝體內(nèi)布線電阻很低，所以能提供卓越的電性能。

三、0FN網(wǎng)板開口設計與QFN封裝焊接可靠性關系

QFN封裝焊接可靠性很大程度上受到焊點離板高度、焊點焊錫量、PCB焊盤尺寸和熱焊盤設計的影響，其中焊點離板高度、焊點焊錫量的變化和網(wǎng)板開口有關。組裝生產(chǎn)時，有必要通過實際生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)整工藝方法，達到QFN封裝的可靠焊接，必要時還須反饋到設計部門進行優(yōu)化設計。為了有助于提高產(chǎn)品可靠性，焊點離板高度與熱焊盤上焊膏覆蓋率有關和過孔類型有關：焊膏覆蓋面積增大，離板高度就會增加;底部填充式過孔，由于過孔從反面被阻塞的緣故，焊錫會被阻止進入，而“貫通孔”方式很容易使熔融的焊錫流到孔內(nèi)，降低焊點離板高度，如果控制不當可能會導致焊錫在背面滲出。

四、QFN-I-藝技術

1.QFN鋼模板設計

能否得到完美可靠的焊點，印刷焊膏的鋼模板QFN質(zhì)量檢測QFN質(zhì)量與檢測，QFN設計是關鍵，尤其是對雙排和多排QFN器件。避免焊膏量偏多造成引腳之間的橋連缺陷，對于雙排和多排QFN器件，建議將引腳焊盤開口為不規(guī)則的四邊形，以便改善焊膏的釋放。

2.QFN焊膏印刷

在焊膏印刷過程中，如果出現(xiàn)印刷焊膏偏移、焊膏厚、焊膏薄、拉尖和印刷焊膏短路等缺陷，會造成后續(xù)的QFN器件焊接出現(xiàn)短路和虛焊等焊接缺陷。印刷焊膏拉尖、漏印、焊膏量不足和焊膏印刷短路等缺陷是不允許存在的，如果發(fā)現(xiàn)上述焊膏印刷不良缺陷，應在找出原因并解決后，才能繼續(xù)進行焊膏印刷。

3.QFN表面貼裝

使用貼片機視覺系統(tǒng)調(diào)整QFN的位置有兩種方法：封裝輪廓和引腳識別。對QFN來說，這兩種方法都可以接受且各有利弊：封裝輪廓識別起來比較快，但精度不夠;焊盤識別比較準確，但要搜索多只引腳，多只引腳的圖像數(shù)據(jù)由貼片機同時進行處理會較慢。QFN等底部焊端器件，不僅需控制貼裝精度，還要控制貼裝壓力，避免器件過度下壓造成底部焊端焊錫橋連。在實際生產(chǎn)中，由于QFN器件的重要性，在器件貼裝完成回流焊以前，應對QFN器件的貼裝質(zhì)量進行抽檢，以便于發(fā)現(xiàn)貼裝過程中可能出現(xiàn)的器件極性方向裝反、器件偏移和焊錫橋連等器件貼裝缺陷。

4.QFN回流焊溫度曲線設置

QFN封裝元件對回流焊接工藝并無特殊的要求，和所有元器件一樣，對各種類型QFNPCB板在QFN中央散熱盤“導通孔”易導致焊錫填堵過孔圖QFNl0QFN中央散熱盤底部填充孔焊膏印刷位置，QFN封裝元件貼裝偏移封裝技術與設備不同位置都要求回流溫度符合規(guī)范，但每個元器件溫度受周圍焊盤、板上所處位置和組裝密度的影響?；亓骱附邮荙FN器件組裝工藝的關鍵環(huán)節(jié)，在此過程中通過熔化預先分配到印制焊盤上的焊錫膏，實現(xiàn)器件焊端與印制板焊盤之間的機械及電氣連接。回流焊溫度曲線設置不當是目前表面貼裝生產(chǎn)中造成QFN器件焊接不良的最重要原因。實際的回流焊峰值溫度、保溫時間及升溫斜率范圍等都不可以超過所用焊膏的工藝要求。

五、OFN質(zhì)量檢驗工藝

1.QFN封裝器件返修工藝

QFN器件通過傳統(tǒng)的電烙鐵補焊返工，只對外露部分焊點有效，如果QFN底部焊點存在橋接、開路、錫球等缺陷，就只能將元件拆除后返工。盡管QFN封裝元件很小，但拆除和返工都是可以手工完成的，這是一項具有挑戰(zhàn)性的工作，因為QFN元件本身體積很小，又通常被貼裝在輕、薄且高密度QFNPCB上。

2.QFN器件返修前烘烤

返工之前，需要將QFNPCBAQFN在QFNl25QFN℃烘烤至少24QFNh，以除去QFNPCBQFN和元件的潮氣。

3.QFN器件拆除

元件拆除時，溫度曲線最好與裝配元件時的回流焊溫度曲線一致，但是焊錫液相線以上的溫度和時間可以適當減少，在加熱的同時，可在QFN器件的角上插入尖頭鑷子，輕輕用力往上挑，一旦所有焊點的焊錫都熔化時，元件就可以被挑起。一旦元件全部回流完成，用真空吸嘴或鑷子將元件移除，真空壓力不宜高于半個大氣壓，以防在元件未充分回流而過早吸取元件時損壞QFNPCB焊盤。

4.QFN器件QFNPCB焊盤焊膏印刷

焊錫膏印刷在大約QFN50～100QFN倍的顯微鏡下，封裝導電焊端外側(cè)焊點虛焊缺陷，QFN封裝導電焊端外側(cè)形成良好潤濕焊點，使用特制的小鋼網(wǎng)和刮刀進行焊膏印刷，小刮刀寬度應與元件寬度一致，以保證一次印刷成功。

5.QFN器件重新貼裝和回流焊接

如果QFNPCBAQFN元件密集度太高而無法使用特別小鋼網(wǎng)印刷焊錫膏，就只能選擇手工焊接進行返工，烙鐵尖要細，頂部的寬度不能大于QFNlQFNrm。QFN器件重量很輕，在回流焊過程中的自對中能力很強，所以對貼裝精度要求不是很高。用于貼裝的返工臺應該可以進行平移和旋轉(zhuǎn)方向精細調(diào)整，貼裝完成后，使用與初次生產(chǎn)時同樣的溫度曲線重新進行回流焊接。

結(jié)語

總之，影響QFN器件焊接質(zhì)量的因素很多，涉及印制板設計和質(zhì)量、QFN器件以及表面組裝工藝技術等;因此，只有從多個方面進行，才能提高QFN器件焊接質(zhì)量和可靠性。另外，還需熟練掌握專用返修臺及手工返修工藝，實現(xiàn)不良品的高品質(zhì)處理，降低制造成本。