QFN封装元件组装及质量控制工艺

QFN封装由于具有良好的电和热性能、体积小、质量轻,在电子产品中被越来越广泛的推广和应用,针对QFN封装元件PCB焊盘设计、焊膏印刷网板开孔设计、贴装工艺、焊接工艺及返修工艺进行了阐述。     

QFN封装的PCB焊盘和网板设计

近几年来,由于QFN封装（Quad Flat No-lead package,方形扁平无引脚封装）具有良好的电和热性能、体积小、重量轻,其应用正在快速增长.采用微型引线框架的QFN封装称为MLF（Micro Lead Frame,微引线框架）封装.QFN封装和CSP（Chip Size Package,芯片尺寸封装）有些相似,但元件底部没有焊球,与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏经过回流焊形成的焊点来实现的.QFN封装对工艺提出了新的要求,本文将对PCB焊盘和印刷网板设计进行探讨.     

QFN器件的组装工艺

QFN器件的侧面若未形成良好的焊点,则无法通过目视检查判断其焊接的质量问题,并且QFN组装技术目前没有统一标准规范,为后期出现组装缺陷埋下隐患.针对上述问题,通过分析印制板焊盘及钢网设计对后期组装具有影响的主要因素,拟定工艺试验方案,设计试验样件,进行工艺试验.试验结果表明,通过对QFN器件焊盘设计以及钢网开孔设计技术...     

QFN器件焊接缺陷分析与工艺优化

QFN器件具有良好的电气性能,但器件回流焊接过程中极易产生底部热沉焊盘焊接空洞、器件引脚间锡珠、桥连等缺陷,当一个印制板焊接多个QFN器件时,缺陷发生率颇高。在高可靠性要求的航天产品焊接过程中,器件返修次数有限制,且返修会造成器件性能下降、组件可靠性降低等问题,因此亟需对QFN器件一次装配良率和焊接效果进行提升优化。为此,从原理上分析QFN器件热沉焊盘焊接空洞、器件引脚间锡珠缺陷产生机理,并从产品焊盘工艺性设计、钢网模板设计、焊接温度曲线设计等方面开展分析与优化。优化后,QFN器件一次装配良率提高,没有产生锡珠、虚焊等缺陷。     

表面组装元器件焊盘设计的可靠性研究

介绍根据所标ＪＷ６１－９５《表面组装印制电路板设计要求》自行设计的焊盘图形的合理性、可靠性进行验证的过程。将试验过程中的主要问题进行了分析,估算了焊点的可靠率置信下限,提出了焊盘可靠性设计的几点要素。     

QFN焊盘设计和工艺指南

一、基本介绍 QFN（Quad Flat No Lead）是一种相对比较新的IC封装形式，但由于其独特的优势，其应用得到了快速的增长。QFN是一种无引脚封装，     

表面组装元器件焊盘设计的可靠性研究

通过摸索和借鉴IPC标准自行设计了表面组装元器件标准焊盘图形,主要介绍了对自行设计的焊盘图形的合理性、可靠性进行验证的过程,将试验过程中的主要问题进行了分析,估算了焊点的可靠度置信下限,提出了焊盘可靠性设计的几点要素。     

QFN侧面焊点爬锡的影响因素分析

采用六西格玛的分析方法,通过二水平全因子试验设计,研究不同影响因素与具有非连续可焊端QFN侧面焊点爬锡的关系。试验结果表明:焊膏印刷质量对其影响最显著,其次为侧面焊盘是否预上锡。大量的验证试验证明,通过确保稳定的焊膏印刷质量及对老化筛选的QFN器件侧面焊盘进行良好的预上锡处理可以获得润湿良好、可靠的QFN焊点。     

QFN封装元件的板级组装和可靠性研究

近两年来，QFN封装(Quad flat No—lead方形扁平无引脚封装)由于其良好的电和热性能，得到了快速的推广和应用。采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装(Micro Lead Frame——微引线框架)。全球最大微电子制造商之一的Amkor公司，已经销售MLF封装的IC超过1亿只。因此人们迫切希望了解有关QFN的焊盘设计、装配工艺以及板级可靠性设计和工艺等方面的技术问题。由于QFN封装没有焊球，元件与PCB的电气连接是通过印刷焊膏到PCB上，然后贴片和进行回流焊完成的。为了形成可靠的焊点，需要特别注意焊盘的设计，同样．由于这种元件底部有大面积焊盘，其表面贴装工艺很复杂，要求进行合适的模板设计、焊膏印刷，以及回流焊曲线设置。本文对上述各方面要求和影响进行探讨，对PCB焊盘设计、表面组装工艺以及板级组装的可靠性作了详细地介绍。     

面向表面组装工艺技术的PCB焊盘设计

尽管电子设计类软件已相当先进和方便，而且更新速度也很快，但是仍然无法满足各个层次的设计人员的需求，特别是适合各种元素封装形式的焊盘设计库并不能让设计和制造者满意，为了在此方面对PCB设计有所帮助，从印制电路板焊盘的设计方法入手，针对表面组装工艺技术特点，分析了PCB焊盘对PCA可靠性的影响因素，并根据相关的质量要求提出了较为简便的设计方案。     

QFN封装元件组装工艺技术研究

QFN是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴的表面贴装芯片封装技术。由于底部中央的大暴露焊盘被焊接到PCB的散热焊盘上,这使得QFN具有极佳的电和热性能。QFN封装尺寸较小,有许多专门的焊接注意事项。介绍了QFN的特点、分类、工艺要点和返修。     

PCB设计对焊点强度及坑裂失效的影响

采用正交试验设计的方法,讨论了PCB基材的树脂禽餐、焊盘类型,以及焊盘大小对焊点强度和坑裂失效的影响。结果表明：在3个方面的因素中,PCB基材的树脂含量对焊点强度的影响程度最大。有阻焊膜限定的焊盘类型（SMD）要比无阻焊膜限定的焊盘类型（NSMD）的焊点强度要高,且不容易发生坑裂失效。     

键合材料对1W白光LED性能的影响

对采用银浆和250℃、130℃度高、低温锡膏作为芯片键合材料的1W白光LED结温、热阻和光衰进行了对比研究。研究结果表明,与采用银浆作为芯片键合材料的LED相比,采用锡膏作为芯片键合材料的1W白光LED的结温下降了10℃以上,热阻也相应下降了约10K/W;两种键合材料的1W白光LED初始光通量基本没有差别,在光衰试验中,初期均存在光通量提高现象。在环境温度58℃时,工作1400h之后,光通量才开始小于初始光通量;在工作2880h之后,两种键合材料的1W白光LED光衰相差6%。     

晶圆制造、运输、封装过程中Al焊垫污染源的研究

半导体芯片上Al键合焊垫在集成电路器件良率测试和封装中是非常重要的。研究焊垫污染来源对晶圆制造和金线键合工艺的改进将会有极大的帮助。结合案例采用扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线探测器(EDX)、透射电子显微镜(TEM)、聚焦离子束显微镜(FIB)等分析研究了焊垫污染的来源。结果表明,键合焊垫上的F沾污的来源可能与顶层金属蚀刻或焊垫打开过程中的蚀刻气体或者运输相关;异常焊垫上较高的C和O可能是在晶背减薄过程中引入的;运输过程中的包装纸导致了异常焊垫上O和K沾污;异常焊垫上的Si尘埃形成于晶粒切割过程中;焊垫腐蚀区域的Cl则来源于焊垫蚀刻气体。     

封装内引脚键合过程的参数优化及模拟验证

覆晶软带封装(COF)以及带载芯片封装(TCP)是液晶显示驱动芯片普遍采用的封装方式.与传统封装的微焊球等技术不同,COF和TCP封装工艺采用内引脚键合(ILB)技术来实现驱动芯片与外部电路的电性连接,所以ILB工艺的可靠性对于封装质量起着至关重要的作用.利用改进的田口实验设计的方法,结合实际生产数据,获得了最优化的生产工艺,并利用FEA有限元模拟验证了实验参数.实际的生产结果显示,ILB引脚的可靠性有很大幅度的提高.     

基于Minitab DOE的铝丝楔焊键合工艺参数优化

为提高国产陶瓷外壳用于铝丝楔焊键合的可靠性和产品质量,利用Minitab统计软件对一种封装形式为CQFP84的国产陶瓷外壳用于铝丝楔焊键合的工艺参数进行试验设计,并对试验结果进行直观分析和方差分析。讨论过键合功率、键合压力、键合时间及超声功率缓慢上升时间(Ramp)对键合拉力的影响及其显著程度。试验研究表明第2段参数的键合压力、第2段参数的键合功率及第1段参数的Ramp对键合拉力值有显著影响,以键合拉力为参考指标,得到了较优的键合工艺参数,通过验证试验键合拉力相比工艺参数优化前有明显提高,分散度也有明显改善,达到了提高产品可靠性的目标。     

无铅焊膏的设计与展望

分析了无铅焊膏的构成和技术要求。对无铅焊膏用焊粉及助焊剂配方设计的现状进行了讨论,焊粉的成分多为Sn、Ag和Cu,粒度越来越多地采用20μm;助焊剂多为改性松香、有机酸活化剂等。展望了无铅焊膏的研究与发展趋势。     

微流控芯片热压键合设备的结构设计

以塑料微流控芯片的热压加工技术为基础,以实现自动化和批量化为目标,对芯片热压键合设备的机械结构进行设计研究,在保证芯片受压均匀的情况下,对设备机身的结构、加压方式等进行了分析,确定设备机身采用闭式双立柱结构,上部加压方式,通过力矩电机、螺旋升降机带动压头完成压力输出,并对压头的运动进行导向。实验表明,在热压芯片时,该设备能够将优化的工艺参数复现,制作的芯片质量稳定,一致性好。