QFN芯片器件組裝工藝流程、缺陷分析及預防措施建議

QFN芯片器件組裝工藝流程

QFN的工藝流程與傳統封裝接近，以下為主要流程及關鍵環節:

1. 鋼網設計：在QFN的自動裝焊整個工藝流程中，焊膏印刷是重要環節，鋼網是焊膏印刷過程中的工裝，其設計質量直接決定焊膏印刷的最終形狀。QFN器件鋼網設計包含鋼網的厚度、網板的開孔設計方法和中央散熱焊盤的處理。

2. 焊膏印刷：需控制好印刷方式、刮刀印刷壓力、鋼網與印制板貼合程度、焊膏和鋼網脫離速度等因素，以準確控制焊膏轉移量和印刷量。起初采用人工手動印刷存在諸多問題，應盡量采用更精準的印刷方式。

3. 貼片：使用高精度貼片機，保證器件貼裝程序的精準和貼片壓力恰當。貼片機的貼裝壓力范圍為0.5N - 7.0N，對于引腳間距為0.5mm的QFN封裝器件，貼裝壓力可控制在3.0N - 4.0N。在器件貼裝完成回流焊以前，對QFN器件的貼裝質量進行自檢，以便發現器件極性方向裝反、器件偏移和焊錫橋連等貼裝缺陷。

4. 回流焊接：回流焊接采取合適的溫度曲線。例如對于有鉛焊膏Sn63Pb37，熔點為183℃，通常再流焊接峰值溫度為210 - 230℃。結合印制電路板上其他元器件類型，微調生成新的回流溫度曲線，設置好預熱保溫區、預再流區、再流區和冷卻區的升溫速率、時間等參數。

常見組裝工藝缺陷分析

橋連缺陷

引起QFN焊端間橋連缺陷的因素主要有：焊膏量局部過多、焊膏坍塌、焊膏印刷不良、引腳變形、貼片偏移量大、鋼網開窗與焊盤的匹配性不好、焊盤尺寸不符合要求、印制電路板的制造質量（如阻焊間隙、厚度及噴錫厚度的影響）等。

其他缺陷

如鋼網設計不合理會導致焊膏印刷量過大，且在焊接過程中影響氣體的排放，容易造成焊球空洞、飛濺等缺陷。

預防措施建議

焊盤設計優化

對QFN導電焊盤和中間散熱焊盤的尺寸和間距進行優化，使其符合《表貼元件焊盤設計規范》等相關標準。例如，確保導電焊盤和中間散熱焊盤的間隙不小于規定的最小值0.15mm。

鋼網設計改進

針對中間電氣焊盤，鋼網開孔尺寸與印制板上對應焊盤一致；針對中間散熱焊盤，避免設計方形的整體開孔，可采用其他合理的開孔方式以控制焊膏印刷量和利于氣體排放。同時，根據QFN封裝器件引腳間距等情況，合理設計鋼網厚度，對于引腳間距為0.5mm的細密元件，應選擇更合適的鋼網厚度。

提高焊膏印刷質量

采用更精準的焊膏印刷方式，避免人工手動印刷帶來的問題，確保刮刀印刷壓力均勻、鋼網與印制板貼合緊密、焊膏和鋼網脫離速度易于控制，從而準確控制焊膏轉移量和印刷量。

嚴格貼片操作

保證貼片機的貼裝程序精準，控制好貼片壓力。在貼裝完成回流焊前進行嚴格的自檢，及時發現并糾正貼裝缺陷。

優化回流焊接參數

根據QFN封裝器件和印制電路板上其他元器件的特性，微調回流焊接溫度曲線，控制好各溫區的升溫速率、時間等參數，確保焊接質量。

QFN芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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