Электронные устройства быстро совершенствуются, им требуются компактные конструкции и эффективность. Среди многих важных вариантов корпусы QFN являются неизменным выбором. Что делает этот тип корпуса таким популярным? Стоит ли использовать его в своих проектах? В этом руководстве он рассматривается четко и всесторонне.
Что такое пакеты QFN?
QFN означает Quad Flat No-leads (четырехъядерные плоские без выводов). Корпуса QFN прикрепляют кремниевые кристаллы (ASIC) к печатной плате (PCB). Он реализуется с помощью технология поверхностного монтажа. Как следует из названия, этот пакет не включал классические выводы, которые были там в прошлом. Вместо обычных выводов, пакеты Quad flat no-lead имеют краевые площадки с открытым припойная площадка под. Такая структура позволяет улучшить электрические и тепловые характеристики, поэтому корпуса QFN пользуются большой популярностью среди пользователей.
Корпус QFN обычно состоит из следующих основных компонентов:
Выводная рамка: Эта часть очень важна для определения производительности ИС. Она в основном служит в качестве поддержки для корпуса.
Одиночные или множественные кристаллы: на самом деле это кремниевые чипы внутри корпуса, которые монтируются на печатную плату с использованием технологии поверхностного монтажа.
Проволочные соединения: обычно они изготавливаются из меди или золота. Эти провода образуют необходимые соединения между рамкой выводов и матрицами.
Формовочный компаунд: Этот материал окружает и защищает внутренние компоненты. Он обеспечивает электроизоляцию, предотвращает коррозию и повышает прочность и надежность упаковки.
Типы корпусов Quad Flat No-Lead
- Воздушная полость QFN: Этот тип характеризуется пластиковой или керамической крышкой, медной рамкой выводов и корпусом, отлитым из пластика, который не герметичен. Этот тип обычно используется в микроволновых системах, работающих в диапазоне от 20 до 25 ГГц, где необходима воздушная полость
- Многорядный корпус QFN: этот тип конструкции соответствует требованиям большого количества контактов за счет использования нескольких рядов контактов, аналогично BGA-технология но часто это делается по более низкой цене.
- QFN со смачиваемыми боковинами: этот тип квадратного плоского корпуса без свинца имеет открытые металлические боковины или клеммы на всех четырех сторонах корпуса корпуса. Все эти боковины спроектированы так, чтобы смачиваться припоем, и таким образом припой будет иметь возможность впитываться и создавать прочное паяное соединение между корпусом и печатной платой.
- Корпус Fc-QFN (Flip-Chip Quad Flat No Lead): Он использует соединения Flip Chip в медной рамке выводов. Он меньше обычного корпуса QFP, а также улучшает электрические характеристики за счет более короткого электрического пути.
- Wire bond QFN: В корпусе с проволочным соединением QFN кристалл полупроводника монтируется на выводной рамке, а затем проволочные соединения используются для соединения клемм корпуса с кристаллом полупроводника. Это, конечно, делает корпус меньше по сравнению с обычным Четырехслойные плоские корпуса (QFP) с открытыми выводами.
Тип пуансона QFN против типа пилы QFN
Корпуса QFN также можно разделить на два основных типа в зависимости от процесса производства:
Тип пуансона QFN: Этот стиль производится с одной полостью пресс-формы. После процесса формования используется специальный инструмент для вырубки каждой отдельной упаковки из формованной матрицы. Этот метод очень продуктивен для массового производства и обычно приводит к чистому, острому срезу.
Распиленный тип QFN: С другой стороны, распиленные QFN производятся с помощью процесса Mold Array. Это включает в себя процесс изготовления большого листа формованных пакетов, разрезаемых на отдельные единицы с помощью пилы. Технология очень эффективна при управлении большими объемами.
Преимущества и ограничения пакетов QFN
Преимущества:
- Компактный и малогабаритный, он идеально подходит для использования в устройствах с ограниченным пространством, таких как смартфоны, носимые устройства и устройства Интернета вещей.
- Лучший отвод тепла благодаря открытой контактной площадке кристалла, что позволяет более эффективно передавать тепло на печатную плату.
- Более высокая тепловая эффективность означает лучшую производительность и надежность.
- Подходит для приложений, где размер, вес и энергопотребление являются критическими факторами.
Ограничения:
- Отсутствие внешних выводов не позволяет легко производить визуальный осмотр или доработку паяных соединений, которые скрыты под корпусом корпуса.
- При небольшом шаге выводов и большем количестве входов/выходов существует более высокий риск припойный мостик, и чтобы их избежать, необходимо очень хорошо контролировать процессы.
- Не очень подходит для некоторых задач, требующих высокой надежности.
QFP и QFN: в чем разница? Как выбрать между ними?
QFP и QFN — два наиболее распространенных корпуса интегральных схем. Хотя их названия отличаются только одной буквой, корпус QFP имеет выводы типа «крыло чайки», которые выступают из корпуса корпуса. Это очень полезно при его осмотре или доработке, и в то же время он довольно компактен.
QFN будут иметь лучшее тепловое рассеивание, поскольку контактная площадка кристалла открыта, и этот тип конструкции позволяет передавать больше тепла на печатную плату. Однако QFN трудно визуально осмотреть и переделать из-за того, что паяные соединения будут скрыты под корпусом.
Учитывайте место на плате для компонента, потребность в тепловых характеристиках и возможности производственного процесса. Если требуется пространство и тепловые характеристики, то QFN могут быть выбором, но если требуется простота проверки и простота переделки, то QFP могут быть лучшей альтернативой.
Дополнительная литература: Типы корпусов ИС: как выбрать правильный?
Применение пакетов QFN
Корпуса QFN особенно популярны в секторах, где экономия места и максимальная производительность имеют первостепенное значение. Корпуса QFN используются в следующих секторах:
- Потребительская электроника: Корпус Quad Flat No-Wind обычно используется в смартфонах и планшетных ПК, поскольку занимает мало места и обеспечивает превосходное отведение тепла.
- Автомобильные системы: Высокая производительность корпусов QFN позволяет использовать их в таких важных модулях, как блоки управления двигателем.
- Аппаратура связи: QFN находят применение в высокоскоростных сетевых устройствах, где важна быстрая обработка сигнала.
