QFN芯片器件组装工艺流程、缺陷分析及预防措施建议

QFN芯片器件组装工艺流程

QFN的工艺流程与传统封装接近，以下为主要流程及关键环节:

1. 钢网设计：在QFN的自动装焊整个工艺流程中，焊膏印刷是重要环节，钢网是焊膏印刷过程中的工装，其设计质量直接决定焊膏印刷的最终形状。QFN器件钢网设计包含钢网的厚度、网板的开孔设计方法和中央散热焊盘的处理。

2. 焊膏印刷：需控制好印刷方式、刮刀印刷压力、钢网与印制板贴合程度、焊膏和钢网脱离速度等因素，以准确控制焊膏转移量和印刷量。起初采用人工手动印刷存在诸多问题，应尽量采用更精准的印刷方式。

3. 贴片：使用高精度贴片机，保证器件贴装程序的精准和贴片压力恰当。贴片机的贴装压力范围为0.5N - 7.0N，对于引脚间距为0.5mm的QFN封装器件，贴装压力可控制在3.0N - 4.0N。在器件贴装完成回流焊以前，对QFN器件的贴装质量进行自检，以便发现器件极性方向装反、器件偏移和焊锡桥连等贴装缺陷。

4. 回流焊接：回流焊接采取合适的温度曲线。例如对于有铅焊膏Sn63Pb37，熔点为183℃，通常再流焊接峰值温度为210 - 230℃。结合印制电路板上其他元器件类型，微调生成新的回流温度曲线，设置好预热保温区、预再流区、再流区和冷却区的升温速率、时间等参数。

常见组装工艺缺陷分析

桥连缺陷

引起QFN焊端间桥连缺陷的因素主要有：焊膏量局部过多、焊膏坍塌、焊膏印刷不良、引脚变形、贴片偏移量大、钢网开窗与焊盘的匹配性不好、焊盘尺寸不符合要求、印制电路板的制造质量（如阻焊间隙、厚度及喷锡厚度的影响）等。

其他缺陷

如钢网设计不合理会导致焊膏印刷量过大，且在焊接过程中影响气体的排放，容易造成焊球空洞、飞溅等缺陷。

预防措施建议

焊盘设计优化

对QFN导电焊盘和中间散热焊盘的尺寸和间距进行优化，使其符合《表贴元件焊盘设计规范》等相关标准。例如，确保导电焊盘和中间散热焊盘的间隙不小于规定的最小值0.15mm。

钢网设计改进

针对中间电气焊盘，钢网开孔尺寸与印制板上对应焊盘一致；针对中间散热焊盘，避免设计方形的整体开孔，可采用其他合理的开孔方式以控制焊膏印刷量和利于气体排放。同时，根据QFN封装器件引脚间距等情况，合理设计钢网厚度，对于引脚间距为0.5mm的细密元件，应选择更合适的钢网厚度。

提高焊膏印刷质量

采用更精准的焊膏印刷方式，避免人工手动印刷带来的问题，确保刮刀印刷压力均匀、钢网与印制板贴合紧密、焊膏和钢网脱离速度易于控制，从而准确控制焊膏转移量和印刷量。

严格贴片操作

保证贴片机的贴装程序精准，控制好贴片压力。在贴装完成回流焊前进行严格的自检，及时发现并纠正贴装缺陷。

优化回流焊接参数

根据QFN封装器件和印制电路板上其他元器件的特性，微调回流焊接温度曲线，控制好各温区的升温速率、时间等参数，确保焊接质量。

QFN芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

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