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青色为网板开孔尺寸,蓝色为PCB上的焊盘尺寸 良好的网板设计方案采用,但并不意味着万事大吉,网印工艺控制也尤其重要:锡膏的合理选择和使用、合理的网印参数设置、钢网的清洁、印刷工作环境等都,当然行业内也有非常多经验丰富的工程师,在这里我就不细谈。印刷后效果见图9,
3.2 贴装工艺过程 目前一般的多功能贴装机器的视觉系统能够处理QFN,但是要求专门的程序。因为通常QFN含有非功能的角落焊盘(图1、图2),与其他功能焊盘成45度方向。这些非功能焊盘很容易被视觉系统误认为是“第一脚”位置。QFN也可能在元件的角落处使用不寻常形状的焊盘,其几何形状不被贴装机器所识别。解决方法可使用一个视频模块,定义每个焊盘在排列中的位置,但这样的系统可能难以识别扁平的或某种颜色的焊盘,所以必须合理调节光的角度和亮度来解决问题。不同的工程师使用的方法可能会有差别,在选择测试的方式也不一样,我们用SIEMENS HF2的机器贴装一般采用外形+管脚排的测量方式,管脚排选择从外向里测量。如果不解决好这一点很容易出现间断性QFN器件角度偏位的现象。取料过程见图10
还有一个贴装压力也是需要考虑的一个方面,这个需要根据贴片后坍塌效果和回流后效果来调整,设定一个合理的贴片压力一直来是最容易让程序工程师们忽略的一个问题。当然这些需要合理的评估,较好的企业会安排工程师们做DOE来验证。贴装后效果见图11。

3.3 回流工艺过程 回流温度曲线的设置对于成功的装配也是至关重要的。虽然可接受标准的大气气氛,但是推荐使用氮气。与回流最经常有联系的三个主要问题是:元件漂移、焊点塌落和空洞的形成。这种封装较轻的特性,加上高的风速,很容易增加了在回流炉中元件漂移或被吹落板的可能性,减小的炉内气流将解决这个问题,但是炉温也可能需要相应地增加来调节温度曲线。 板上的温度差也可能导致在封装体上不均衡的焊点塌落,当结合已经低的离板高度时,可能在封装体上形成锡球。
合理的回流曲线也可能在锡点内减少空洞的形成。空洞可能是由于锡膏活动,但更可能是在沉锡点与Via夹陷空气的结果。允许充足的回流时间和利用氮气环境,可以减少空洞的含量,但也无法完全避免。
针对QFN器件,为避免上述容易出现的故障现象,实践证明采用传统的RSS曲线更有效,具体设置见图12, 主要关注项目为:

1、加热区的升温速率,一般在2~3℃/S,最优值为2.3℃/S; 2、助焊剂活化的温度和时间,有铅焊料一般保持在150℃,90S;无铅焊料一般保持在170℃,90S; 3、液上线的时间,一般为60~90S,当然根据板的厚度不同,时间会有所变化,像厚度为1.0mm的PCB板最佳值为70S;
4、回流峰值温度;有铅一般为225℃,无铅一般为245℃,可根据材料不同稍做变化; 5、冷却速率,固化前最好保持5℃/S,固化后保持在3℃/S以下。 采用上述曲线,回流后效果图见图13
4.0 检测工艺过程 对于桥连和空洞现象,我们通常可以用X-RAY检测出来,一般应用于抽检,见图14 由于Saw Type出来的侧面焊点不做coating,基本不上锡,而Punch出来的侧面焊点会做coating(区别见图15),一般侧面上锡会很好,焊点外观两者区别很大,但都是可接受的,电器性能也都一样,所以无法从外观检测来判断,更多的依靠后段的功能测试工位来验证其是否失效。 而像一些管脚内部虚焊、脱焊以及裂缝的现象则需要做一些破坏性检测,如切片金像分析等,见图16
5.0 返修工艺过程 对QFN的返修,因焊接点完全处在元件封装的底部,桥接、开路、锡球等任何的缺陷都需要将元件移开,因此与BGA的返修多少有些相似,QFN体积小、重量轻,且它们又是被使用在高密度的装配板上,使得返修的难度又大于BGA。所以各企业在返修操作过程中的方法各异,大体分三种:
第一种是凭借熟练操作工人,把芯片取下,先用吸锡带把PCB焊盘上的锡和QFN芯片上的锡吸掉后用烙铁滚锡,再把芯片放置到PCB上用热风枪加热进行维修,滚锡后效果图见图17;

第二种是先把PCB焊盘上的锡和QFN芯片上的锡吸掉后在PCB焊盘上直接点锡膏,后用热风枪加热进行返修,点锡膏后效果图见图18;
第三种是吸锡后在利用网板把锡膏直接印在QFN焊盘上,后用热风枪加热进行返修,具体操作步骤见图19 |