Les appareils électroniques évoluent rapidement et requièrent compacité et efficacité. Parmi les nombreux choix importants, les boîtiers QFN sont un choix toujours populaire. Pourquoi ce type de boîtier est-il si populaire ? Devriez-vous l'utiliser également dans vos projets ? Ce guide propose une analyse claire et complète de ce sujet.
Que sont les packages QFN ?
QFN signifie Quad Flat No-leads. Les boîtiers QFN fixent des puces de silicium (ASIC) à un circuit imprimé (PCB). Leur mise en œuvre utilise technologie de montage en surfaceComme son nom l'indique, ce boîtier ne comprenait pas les fils classiques utilisés auparavant. Au lieu des fils habituels, les boîtiers Quad Flat sans fil sont dotés de pastilles de bord avec une ouverture. plot de soudure en dessous. Cette structure peut améliorer les performances électriques et thermiques, et c'est pourquoi les packages QFN sont très populaires parmi les utilisateurs.
Un package QFN se compose généralement des composants de base suivants :
Cadre de connexion : cette pièce est essentielle aux performances du circuit intégré. Elle sert essentiellement de support au boîtier.
Matrices simples ou multiples : il s'agit en fait des puces de silicium à l'intérieur du boîtier et elles sont montées sur la carte de circuit imprimé à l'aide de la technique de montage en surface.
Fils de liaison : ils sont généralement en cuivre ou en or. Ces fils assurent les connexions nécessaires entre la grille de connexion et les matrices.
Composé de moulage : Ce matériau entoure et protège les composants internes. Il assure l'isolation électrique, prévient la corrosion et renforce la durabilité et la fiabilité du boîtier.
Types de boîtiers plats sans plomb Quad
- QFN à cavité d'air : Ce type se caractérise par un couvercle en plastique ou en céramique, une grille de connexion en cuivre et un corps moulé en plastique non étanche. Ce type est généralement utilisé dans les systèmes micro-ondes fonctionnant entre 20 et 25 GHz, où une cavité d'air est nécessaire.
- Boîtier QFN multi-rangées : Ce type de conception répond aux exigences d'un nombre élevé de broches en utilisant plusieurs rangées de broches, similaires à Technologie BGA mais souvent, il est fabriqué à un prix inférieur.
- QFN à flancs mouillables : ce type de boîtier plat sans plomb présente des flancs métalliques exposés sur les quatre côtés du boîtier. Ces flancs sont conçus pour être mouillés par la soudure, ce qui permet à la soudure de remonter et d'établir une connexion solide entre le boîtier et le circuit imprimé.
- Boîtier Fc-QFN (Flip-Chip Quad Flat No Lead) : il utilise des connexions à puce retournée dans un cadre en cuivre. Plus compact qu'un boîtier QFP classique, il améliore également les performances électriques grâce à un chemin électrique plus court.
- QFN à liaison filaire : Dans un boîtier QFN à liaison filaire, la puce semi-conductrice est montée sur une grille de connexion, puis des liaisons filaires sont utilisées pour connecter les bornes du boîtier à la puce semi-conductrice. Cela permet, bien sûr, un encombrement réduit par rapport à un boîtier classique. Forfaits Quad Flat (QFP) avec des fils exposés.
Type de poinçon QFN vs Type de sciage QFN
Les packages QFN peuvent également être divisés en deux types principaux en fonction du processus de fabrication :
Poinçon de type QFN : Ce type de poinçon est fabriqué avec une seule empreinte. Après le moulage, un outil spécial est utilisé pour découper chaque emballage individuellement dans la matrice moulée. Cette méthode est très productive pour la production en série et permet généralement une découpe nette et précise.
QFN scié : Les QFN sciés sont produits selon le procédé de matrice de moulage. Ce procédé consiste à découper une grande feuille de boîtiers moulés en unités individuelles à l'aide d'une scie. Cette technologie est très efficace pour gérer de grands volumes.
Avantages et limites des packages QFN
Avantages :
- Compact et discret, il est donc idéal pour les applications à espace restreint dans des appareils tels que les smartphones, les appareils portables et les appareils IoT.
- Meilleure dissipation thermique grâce au tampon de matrice exposé qui permet un transfert thermique plus efficace vers le PCB.
- Une efficacité thermique plus élevée se traduit par de meilleures performances et une meilleure fiabilité.
- Idéal pour les applications où la taille, le poids et la consommation d'énergie sont des facteurs très critiques.
Limitations:
- L'absence de fils externes ne facilite pas l'inspection visuelle ou la retouche des joints de soudure, qui sont cachés sous le corps du boîtier.
- Pour un petit pas de broche et un nombre plus élevé d'E/S, le risque de pontage de soudure, et les processus doivent être très bien contrôlés pour les éviter.
- Pas très idéal pour certaines applications nécessitant une fiabilité élevée.
QFP vs QFN : quelle est la différence ? Comment choisir ?
QFP et QFN sont les deux boîtiers de circuits intégrés les plus courants. Bien que leurs noms ne diffèrent que par une lettre, le boîtier QFP est doté de broches en aile de mouette qui dépassent du boîtier. Ceci est très pratique pour l'inspection ou la réparation, et il est également très compact.
Les QFN offrent une meilleure dissipation thermique grâce à l'exposition du plot de la puce, ce qui permet un transfert de chaleur plus important vers le circuit imprimé. Cependant, les QFN sont difficiles à inspecter visuellement et à retravailler, car les soudures sont enfouies sous le boîtier.
Tenez compte de l'espace disponible sur la carte pour le composant, des performances thermiques requises et des capacités du procédé de fabrication. Si l'espace et les performances thermiques sont essentiels, les QFN peuvent être une solution de choix. En revanche, si la facilité d'inspection et de retouche est essentielle, les QFP peuvent constituer une meilleure alternative.
Pour en savoir plus: Types de boîtiers CI : comment choisir le bon ?
Applications des packages QFN
Les boîtiers QFN sont particulièrement populaires dans les secteurs où gain de place et performances optimales sont essentiels. Les QFN sont utilisés dans les secteurs suivants :
- Electronique grand public : Le boîtier plat sans plomb quadruple est couramment utilisé dans les smartphones et les tablettes PC avec pour objectif général d'occuper un faible encombrement et d'avoir une excellente gestion de la chaleur.
- Systèmes automobiles : les hautes performances des boîtiers QFN en font un dispositif utilisé dans des modules vitaux tels que les unités de contrôle du moteur.
- Appareils de communication : les QFN trouvent une application dans les dispositifs de réseau à haut débit où un traitement rapide du signal est essentiel.
