Empaquetado QFN:tipos, ensamblaje y beneficios

¿Trabaja con microcomputadoras, PCB o módulos programables? Entonces, necesita un componente IC que funcione. Y el paquete de marco de micro conductores QFN o cuádruple es uno a considerar. ¿Qué es QFN? Quiere decir quad flat sin plomo. Entraremos en detalles más adelante en este artículo. Entonces, ¿por qué optar por el empaque QFN? Además de ser uno de los paquetes más populares, el QFN es versátil. Además, se destaca por su asequibilidad y rendimiento notable.

Este artículo explica más sobre el empaque, los tipos, los métodos de ensamblaje y más.

Comencemos.

¿Qué son los paquetes QFN?

Paquete QFN

Fuente:Wikimedia Commons

QFN es un paquete de semiconductores que conecta el ASCIC a una PCB. Y lo hace mediante el uso de tecnología de montaje en superficie.

Además, el QFN es un paquete basado en marcos de plomo llamado Paquete de Escala de Chip (CSP). Y es porque le permite ver y contactar a los clientes potenciales después del ensamblaje.

Por lo general, un marco de plomo de cobre constituye la interconexión de PCB y el ensamblaje de matriz de los paquetes QFN. Además, este paquete puede tener una o varias filas de pines.

Dicho esto, la estructura de una sola fila de los paquetes se forma mediante un proceso de singularización de sierra o punzonado. Y ambos procedimientos dividen una extensa colección de paquetes en paquetes únicos.

Además, el QFN de varias filas se somete a un proceso de grabado en cobre para obtener el número preferido de pines y filas. Luego, una sierra cingulará las filas y los pasadores.

Además, los QFN suelen tener una almohadilla térmica abierta debajo del paquete. Por lo tanto, puede soldar el paquete directamente a la PCB si desea una transferencia de calor óptima desde la matriz.

Tipos de paquetes QFN

Hay diferentes tipos de paquetes QFN. Estos son algunos de ellos:

QFN moldeados en plástico

QFN moldeados en plástico

Fuente:Wikimedia Commons

Curiosamente, este paquete es bastante barato. El QFN moldeado en plástico no tiene tapa y consta de dos partes:un marco de plomo de cobre y un compuesto de plástico. Pero está limitado a aplicaciones que tienen entre 2 y 3 GHz.

QFN de cavidad de aire

QFN de cavidad de aire

Fuente:Pixabay

Este QFN cuenta con una cavidad de aire en su paquete. Y consta de tres partes:una tapa de plástico o cerámica, un marco de plomo de cobre y un cuerpo moldeado en plástico (sin sello y abierto). Además, este tipo de QFN es caro debido a su construcción. Pero puede usarlo para aplicaciones de microondas que van de 20 a 25 GHz.

QFN con flancos humectables

QFN con flancos humectables

Fuente:Pixabay

El QFN con flancos humectables presenta una elevación que indica la humectación de la soldadura. Por lo tanto, es fácil para un diseñador verificar visualmente y asegurarse de que las almohadillas se monten en la PCB.

QFN tipo perforador

QFN de tipo perforador

Fuente:Pixlr

Este tipo de QFN tiene su paquete moldeado en un formato de cavidad de molde único. Y una herramienta perforadora separa la cavidad del molde, de ahí el nombre. Además, significa que solo puede obtener un solo paquete moldeado con este método.

QFN de tipo aserrado

Estructura del modelo de QFN de tipo aserrado

Fuente:Researchgate

Este paquete implica el uso de MAP (proceso de matriz de moldes) para moldear. El procedimiento implica cortar un conjunto masivo de cajas en partes más pequeñas. Luego, puede finalizar el proceso clasificando los paquetes de tipo aserrado individualmente.

Flip Chip QFN

Flip Chip QFN

Fuente:Pixabay

El flip-chip es un paquete moldeado barato. Y la caja utiliza interconexiones flip-chip en un sustrato (marco de plomo de cobre).

Gracias a su recorrido eléctrico corto, es el Quad Flat No-Lead ideal para rendimiento eléctrico.

Unión de alambre QFN

Alambre Bond QFN

Fuente:Researchgate

Este paquete se conecta a pistas de PCB, semiconductores o circuitos integrados directamente con cables a los terminales del chip.

Asamblea QFN

Embalaje QFN

Fuente:Wikimedia Commons

Estos son los pasos básicos que se deben seguir para el ensamblaje de montaje en superficie de los componentes QFN:

Paso 1:imprima algo de soldadura en pasta

En primer lugar, debe comenzar el ensamblaje con la impresión de pasta de soldadura. Y el proceso consiste en esparcir pasta de soldadura de manera uniforme en la placa antes de colocar los componentes.

Paso 2:colocación de componentes

Puede comenzar a montar sus componentes QFN IC en su placa según el diseño de su diseño de PCB. Además, es vital utilizar herramientas exactas y precisas en esta etapa porque los componentes tienen una alta densidad de interconexión.

Paso 3:realice una inspección previa al reflujo

Este paso es vital porque hay que confirmar que la placa está en condiciones de entrar en el horno de reflujo. Mientras lo hace, asegúrese de que su placa no tenga contaminantes en su superficie que puedan alterar el proceso de soldadura.

Paso 4:continúe con la soldadura por reflujo

Colóquelo en el horno de reflujo para soldarlo una vez que confirme que su placa está en buen estado.

Paso 5:Inspeccione su placa después de la soldadura por reflujo

El motivo de este paso es confirmar la calidad de la soldadura.

Además, es vital tener en cuenta que necesita un diseño de plantilla y una huella de PCB adecuada para los componentes ensamblados. De esa manera, trabajará en función de la intención del diseño.

¿Cómo se suelda un paquete QFN?

Como se mencionó anteriormente, la soldadura es una parte crucial del proceso de ensamblaje de QFN. Entonces, cuando la PCB ingresa al horno de reflujo, algunas partes de la placa se calientan más rápido que otras. Y esto sucede debido a la temperatura en el horno de reflujo.

Las partes que se calientan rápido son las partes más ligeras de la tabla. Pero las áreas con grandes áreas de cobre tardan más en calentarse. Dicho esto, puede usar termopares para todo el proceso.

Y este dispositivo lo ayuda a controlar la temperatura de la superficie del paquete QFN. Además, los termopares lo ayudan a garantizar que la temperatura corporal máxima del paquete (Tp) no supere los valores típicos.

Ventajas de los paquetes QFN

• El paquete no tiene problemas de coplanaridad de plomo.
• Tiene un tamaño reducido que ayuda a ahorrar espacio en las PCB.
• QFN utiliza flujos y equipos de montaje en superficie regulares para el ensamblaje de PCB.
• El paquete es relativamente delgado, es decir, el QFN tiene menos de 1 mm de altura del paquete.
• Tiene un rendimiento térmico notable (teniendo en cuenta que ofrece una excelente ruta para la transferencia de calor desde la matriz a la placa cuando se suelda).
• Los componentes de la placa pueden estar cerca de los componentes del QFN debido a su pequeño tamaño, ubicación y factor de forma de las almohadillas de contacto.
• QFN tiene una ligera inductancia de cable de paquete.
• Excelente rendimiento eléctrico.
• El paquete de semiconductores es asequible.

Problemas con QFN

El QFN es un paquete fantástico, pero viene con inconvenientes como:

Problemas de fabricación

Como diseñador de PCB, una de las principales preocupaciones con el QFN es la capacidad de fabricación. Puede ser un desafío tener una tasa de defectos reducida al colocar y volver a fluir los QFN.

Sin duda, los QFN tuvieron cierto éxito cuando ingresaron a los productos de alto volumen y mezcla baja. Pero el paquete tiende a tener problemas potenciales con las operaciones de bajo volumen y mezcla alta. Y este problema afecta a dos áreas importantes:el diseño de la placa y la plantilla.

Por lo tanto, para el proceso de diseño de su plantilla, debe ser preciso con el diseño de la apertura y el grosor de la plantilla. Por ejemplo, si tiene demasiado vacío o pegado, afectará el diseño de su plantilla. Por lo tanto, el mejor enfoque es apegarse a las pautas del fabricante. Y apunte a un grosor de soldadura de aproximadamente 2 a 3 mils.

Además, la relación entre la apertura y el pad debe ser de aproximadamente 0,8:1, con muchas aperturas más pequeñas. En cuanto al diseño de la placa, asegúrese de que el diseño de la almohadilla adhesiva esté a una distancia de entre 0,2 y 0,3 mm del espacio que ocupa el paquete.

Problemas de soldadura

Debido al paso angosto de almohadilla a almohadilla del paquete, existe un mayor riesgo de formación de puentes de soldadura. Y el QFN no tiene ninguna pista. Por lo tanto, es posible que tenga desafíos si tiene que desoldar el paquete.

Compatibilidad con algunos procesos OEM

El empaque QFN puede ser propenso a cambios dimensionales en la placa o la pieza. Y esto suele pasar porque el paquete no lleva plomo. Por lo tanto, es menos robusto cuando expone este paquete IC a algunos rangos extensos de algunas prácticas OEM o CM nominal.

Además, la flexión de la placa es otro cambio dimensional que puede experimentar este paquete. En otras palabras, si somete el QFN (paquete plano) a actividades como pruebas en circuito, conexión de placa, etc., los componentes estarán bajo mucha tensión. Y esto sucede porque el paquete no tiene cables de cobre flexibles y largos.

¿Cuál es la diferencia entre QFN y QFP?

Los medios QFP (paquete plano cuádruple). Y la diferencia entre ambas matrices de paquetes incluye:

QFN	QFP
Los cables se extienden por los cuatro lados del paquete.	La correa se extiende en forma de L o de ala de gaviota.
Paso medio del paquete durante el proceso de montaje de PCB.	El formulario de plomo tiene una excelente base para el paquete durante el montaje de PCB.
Sin variantes	Algunas de las variantes incluyen QFP muy delgado (VQFP), QFP de bajo perfil (LQFP), QFP delgado (TQFP), etc.
El paquete tiene solo ocho pines y una almohadilla térmica.	Tiene diferentes pines que van desde ocho a setenta pines por lado.

Palabras finales

El empaque QFN es el camino a seguir si desea una opción liviana que sea fácil de manejar. Además, este paquete de IC sin cables es efectivo para conectar la matriz de silicio del IC a la placa de circuito impreso.

Además, los paquetes son perfectos para aplicaciones que necesitan una buena disipación de calor. Y el montaje es un paseo por el parque. Todo lo que necesita hacer es apegarse a los pasos que destacamos en este artículo.

¿Qué opinas del paquete QFN? ¿Necesitas conseguir el mejor para tu próximo proyecto? No dude en comunicarse con nosotros.