QFN封裝的PCB焊盤和網(wǎng)板設(shè)計
近幾年來,由于QFN封裝（Quad Flat No-lead package,方形扁平無引腳封裝）具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕,其應(yīng)用正在快速增長。采用微型引線框架的QFN封裝稱為MLF（Micro Lead Frame,微引線框架）封裝。QFN封裝和CSP（Chip Size Package,芯片尺寸封裝）有些相似,但元件底部沒有焊球,與PCB的電氣和機(jī)械連接是通過PCB焊盤上印刷焊膏經(jīng)過回流焊形成的焊點(diǎn)來實現(xiàn)的。QFN封裝對工藝提出了新的要求,本文將對PCB焊盤和印刷網(wǎng)板設(shè)計進(jìn)行探討。
圖1：外露散熱焊盤的QFN封裝
QFN封裝的特點(diǎn)
QFN是一種無引腳封裝,呈正方形或矩形,封裝底部中央位置有一個大面積裸露焊盤用來導(dǎo)熱,圍繞大焊盤的封裝四周有實現(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊盤。由于QFN封裝不像傳統(tǒng)的SOIC與TSOP封裝那樣具有鷗翼狀引線,內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑短,自感系數(shù)以及封裝體內(nèi)布線電阻很低,所以它能提供卓越的電性能。此外,它還通過外露的引線框架焊盤提供了出色的散熱性能,該焊盤具有直接散熱通道,用于釋放封裝內(nèi)的熱量。通常將散熱焊盤直接焊接在電路板上,PCB中的散熱過孔有助于將多余的功耗擴(kuò)散到銅接地板中,從而吸收多余的熱量。圖1顯示了這種采用PCB焊接的外露散熱焊盤的封裝。
由于體積小、重量輕,以及極佳的電性能和熱性能,QFN封裝特別適合任何一個對尺寸、重量和性能都有要求的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的28引腳PLCC封裝相比,32引腳QFN封裝的面積（5mm×5mm）縮小了84%,厚度（0.9mm）降低了80%,重量（0.06g）減輕了95%,電子封裝寄生效應(yīng)也降低了50%,所以非常適合應(yīng)用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA及其他便攜電子設(shè)備的高密度PCB上。
PCB焊盤設(shè)計
QFN的焊盤設(shè)計主要包含以下三個方面：周邊引腳的焊盤設(shè)計、中間熱焊盤及過孔的設(shè)計和對PCB阻焊層結(jié)構(gòu)的考慮。
1、周邊引腳的焊盤設(shè)計
對于QFN封裝,PCB的焊盤可采用與全引腳封裝一樣的設(shè)計,周邊引腳的焊盤設(shè)計尺寸如圖2所示。在圖中,尺寸Zmax為焊盤引腳外側(cè)最大尺寸,Gmin是焊盤引腳內(nèi)側(cè)最小尺寸,D2t為散熱焊盤尺寸,X、Y是焊盤的寬度和長度。
圖2：PCB焊盤的設(shè)計尺寸
MLF封裝的焊盤的公差分析包括元件公差、印制板制造公差和貼裝設(shè)備的精度。這類問題的分析IPC已建立了一個標(biāo)準(zhǔn)程序,根據(jù)這個程序可計算得出各種MLF元件推薦的焊盤尺寸,表1列出了一些常見的引腳間距為0.5mm的QFN封裝的PCB焊盤設(shè)計尺寸。
2、 散熱焊盤和散熱過孔設(shè)計
QFN封裝具有優(yōu)異的熱性能,主要是因為封裝底部有大面積散熱焊盤,為了能有效地將熱量從芯片傳導(dǎo)到PCB上,PCB底部必須設(shè)計與之相對應(yīng)的散熱焊盤和散熱過孔。散熱焊盤提供了可靠的焊接面積,過孔提供了散熱途徑。
通常散熱焊盤的尺寸至少和元件暴露焊盤相匹配,然而還需考慮各種其他因素,如避免和周邊焊盤的橋接等,所以熱焊盤尺寸需要修訂,具體尺寸如表1所示。
表1：PCB焊盤設(shè)計尺寸（單位：mm）
散熱過孔的數(shù)量及尺寸取決于封裝的應(yīng)用情況、芯片功率大小,以及電性能的要求。建議散熱過孔的間距在1.0～1.2mm,過孔尺寸在0.3～0.33mm。散熱過孔有4種設(shè)計形式：使用干膜阻焊膜從過孔頂部或底部阻焊;使用液態(tài)感光（
