QFN元件的PCB焊盤設計

【摘 要】隨著表面貼裝技術的快速發展，貼裝密度急速增加，近幾年來，由于QFN元件因其獨特的封裝形式具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕，其應用正在快速增長，QFN元件的PCB焊盤設計對焊點的形成質量有至關重要的影響，因此，為了保證產品質量和提高產品的可靠性，有必要對其焊盤設計進行研究。本文就QFN封裝元件的特點及各焊盤設計進行了分析。

【關鍵詞】QFN PCB 焊盤設計

1 QFN封裝

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是無引腳封裝，它有利于降低引腳間的自感應系數，在高頻領域的應用優勢明顯。QFN外觀呈正方形或矩形，大小接近于CSP（Chip Size Package，芯片尺寸封裝），QFN封裝和CSP相似，但元件底部沒有焊球，與PCB的電氣和機械連接是通過PCB焊盤上印刷焊膏經過回流焊形成的焊點來實現的；如圖1所示。

2 焊盤設計

QFN的中央裸焊端和周邊I/O焊端組成了平坦的銅引線結構框架，再用模鑄樹脂將其澆鑄在樹脂里固定，底面露出的中央裸焊端和周邊I/O焊端，均須焊接到PCB上。PCB焊盤設計應該適應工廠的實際工藝能力，以求取得最大的工藝窗口，得到良好的高可靠性焊點。針對QFN中央裸焊端而設計的PCB散熱焊盤，應設計導熱過孔連接到PCB內層隱藏的金屬層。這種通過過孔的垂直散熱設計，可以使QFN獲得完美的散熱效果。

2.1 周邊引腳的焊盤設計

PCB 周邊引腳焊盤的設計應比QFN的周邊引腳焊端稍大一點，如果QFN焊盤為圓形，PCB焊盤內側也應設計成圓形以配合焊端的形狀。如果PCB有設計空間，周邊引腳焊盤的外延長度（Tout）大于0.15mm，可以明顯改善外側焊點形成，如果內延長度（Tin）大于0.05mm，則必須考慮與中央散熱焊盤之間保留足夠的間隙，以免引起橋連。典型的QFN元件PCB周邊引腳焊盤推薦尺寸如下表1所示。

2.2 中央散熱焊盤設計

QFN封裝具有優異的熱性能，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到PCB上，PCB底部必須設計與之相對應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。

2.3 阻焊層的結構

阻焊層設計目前有兩種阻焊層設計類型：阻焊定義的焊盤SMD（Solder Mask Defined）和非阻焊定義的焊盤NSMD（Non-Solder Mask Defined）如圖2所示。

建議使用NSMD阻焊層，阻焊層開口應比焊盤開口大120～150μm，即焊盤銅箔到阻焊層的間隙有60～75μm，這樣允許阻焊層有一個制造公差，通常這個公差在50～65μm之間。每個焊盤應單獨設計阻焊層開口，這樣可以使相鄰焊盤之間布滿阻焊層，阻止相鄰焊盤之間形成橋連。但是，當引腳間距小于0.5mm時，引腳之間的阻焊可以省略，即將處于一邊的所有焊盤統一設計一個大的開口，相鄰焊盤之間沒有阻焊層。

3 結語

QFN元件因其獨特的封裝形式造就了其快速增長的應用，QFN元件的PCB焊盤設計對焊點的形成質量有至關重要的影響，因此，為了保證產品質量和提高產品的可靠性，本文就QFN封裝元件的特點及各焊盤設計進行了分析和總結。希望借助于本文，能夠對QFN元件的PCB焊盤設計提供一定的參考和幫助。

參考文獻：

[1]IPC-SM-782.表面貼裝設計與焊盤結構標準.印制電路與貼裝.深圳，SMT高級人才聯誼會 電子電路與貼裝技術交流展覽會，2002（3）：70-75.

[2]鮮飛.QFN封裝元件組裝工藝技術部的研究.Practical Electronics.2007/1：10-25.

[3]鄭雪輝 等.QFN焊盤設計和工藝.2013中國高端SMT學術會議論文集.2013/10：8-14.

作者簡介：趙桂花（1982—），女，漢族，山東泰安人，學士學位，工程師，主要從事機載火控電子產品的裝配與聯試研究。