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QFN贴片不良的一些分析

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出0入0汤圆

发表于 2020-4-27 17:55:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 womenhome 于 2020-4-28 14:03 编辑

        QFN贴片不良,困扰很多人。

        注意一点就是,QFN有大个的衬底的,钢网,底部衬底开窗不要开太大,不然中间锡太多容易把元件浮起来,导致四周焊盘吃不到锡,虚焊。PCB上,衬底可以根据情况打孔,过炉时候漏一点锡进孔里面,减小浮高,元件贴合更平整。

        见过MTK的一些芯片,单边双排QFN引脚,有一排是完全内藏的,跟BGA一样了。这个不谈。

        这里把以前一个很显著的案例分享一下。

        以下说传统的QFN。








        QFN封装,四周引脚是L形的,贴合PCB那边有焊盘,侧边也有一点焊盘。记得以前用的不少QFN封装,除了底部焊盘做助焊工艺以外,侧面垂直部分也有助焊处理。这样焊接后,焊锡在PCB和元件引脚的那个90度夹角里面,形成一个小山坡。这样比较直观的能看到是否焊接好了。即使没焊好,烙铁补焊一下也很简单。基本过炉出来后,4周一圈看爬锡很漂亮很光亮,就没啥问题。十多年前,做的一款产品,一个月出20多K,用到的一个QFN48引脚的IC,贴片基本没有不良。














        后面接触到的一些IC,可能是Cost Down还是什么,只有底部做了助焊处理,侧面就是切出来的裸铜了,裸铜过炉不沾锡的,有的IC侧面基本没有露任何引脚,完全可以当BGA了。

        比如一个引脚,它的底部大小是0.25*0.5。
        PCB焊盘做成0.3*1焊盘外伸0.5. 会有什么问题?
        示意图。
        这个时候,底部焊锡很少。大部分的焊锡,在过炉的时候,跑到外伸的0.5长度那边去了,形成了一个山坡,无效的堆锡。 底部焊锡太少,垫锡也非常薄,如果PCB有不平,或者衬底托起IC,这样就很容易有引脚虚焊,贴片产生大量不良了。
















        PCB焊盘做成0.3*0.7焊盘外伸0.2.

        这个时候,有少量焊锡会跑到外伸的0.2那边去,形成一个小小山坡,但是大量焊锡还是在底部的PCB焊盘和IC焊盘之间,整个堆锡很厚。 这样对PCB平整度要求就比较低,厚厚的堆锡会弥补PCB的不平整,形成BGA那种焊接效果。







        那为何不直接做成 0.25 *0.5的PCB焊盘,直接把QFN当BGA焊接?
        我没试过是否可以。没有发言权。但是这样基本没法维修。只能看感觉了。 外伸的0.2mm,是可以保证有不良时候用烙铁的维修的。


        总结。
        1.        如果有侧面吃锡焊盘的QFN,PCB焊盘可以做大点,侧面90度夹角可以保证良好吃锡。
        2.        如果只有底部焊盘吃锡,侧面焊盘不吃锡,那PCB焊盘不能做大,稍微比IC焊盘大一点点外延一点即可。大了以后,锡全部跑到外面无效区域去了,导致底部吃锡太少,造成大量虚焊。







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出0入442汤圆

发表于 2020-4-27 18:10:01 | 显示全部楼层
兄弟,图样了。中间开小一样会出问题,热风有一点不均匀就会把片子拉走。最佳的做法是,PCB中间开一个大洞,这样多出来的锡就直接被紧紧吸附到下面去了,再也不会给你找事情做。自从我开一个大洞,到现在所有QFN没有出过一PCS不良。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-4-27 18:16:39 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 18:10
兄弟,图样了。中间开小一样会出问题,热风有一点不均匀就会把片子拉走。最佳的做法是,PCB中间开一个大洞 ...



   一般会打6-9个小孔。

大孔有的板子没这个条件。





出0入442汤圆

发表于 2020-4-27 18:55:23 | 显示全部楼层
womenhome 发表于 2020-4-27 18:16
一般会打6-9个小孔。

大孔有的板子没这个条件。  

小孔不行。吃不进锡的话小芯片是完全漂在上面的,一吹就跑了。中过招。QFN要想可靠,必须要打一个大孔。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-27 19:23:22 | 显示全部楼层
引脚氧化对QFN封装器件焊接影响非常非常大

出10入29汤圆

发表于 2020-4-27 19:49:01 | 显示全部楼层
QFN超级难焊接。。。比BGA都麻烦

出0入0汤圆

发表于 2020-4-27 21:23:47 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 18:10
兄弟,图样了。中间开小一样会出问题,热风有一点不均匀就会把片子拉走。最佳的做法是,PCB中间开一个大洞 ...

确实,见过很多QFN的板子中间焊盘有个大洞,原来是这个作用。不过楼主说的过孔阵列的也常见,都是好方法。下面是翻出来的板子照片,既有大洞的,也有阵列的,还有两者相结合的。


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出0入42汤圆

发表于 2020-4-27 23:00:19 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 18:55
小孔不行。吃不进锡的话小芯片是完全漂在上面的,一吹就跑了。中过招。QFN要想可靠,必须要打一个大孔。 ...

孔过大,是有危害的
导致底盘锡少,IC紧贴板子,锡流动性差,IC矫正能力极差
最好还是小孔,可以做0.4 0.5孔,开钢网需要特别注意。保证IC过炉,锡的流动性,IC能矫正,  底部锡又不会浮起IC

出0入442汤圆

发表于 2020-4-27 23:16:23 来自手机 | 显示全部楼层
cocal_li 发表于 2020-4-27 23:00
孔过大,是有危害的
导致底盘锡少,IC紧贴板子,锡流动性差,IC矫正能力极差
最好还是小孔,可以做0.4 0. ...

qfn贴正了一般不用矫正,我还没有发现机贴有歪的。怼个大洞它就不会漂了。曾经吃过大亏。。

出0入42汤圆

发表于 2020-4-27 23:42:01 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 23:16
qfn贴正了一般不用矫正,我还没有发现机贴有歪的。怼个大洞它就不会漂了。曾经吃过大亏。。 ...

那是你的封装没有做好,做个大洞,机贴不歪,然后 直接卯死,也是没有问题的。
这个不是正规做法,但可以说是有效的。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 00:18:23 来自手机 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 18:55
小孔不行。吃不进锡的话小芯片是完全漂在上面的,一吹就跑了。中过招。QFN要想可靠,必须要打一个大孔。 ...

大孔漏锡,四周的焊盘是焊好了,又容易导致底下大焊盘虚焊

出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 00:30:21 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 18:55
小孔不行。吃不进锡的话小芯片是完全漂在上面的,一吹就跑了。中过招。QFN要想可靠,必须要打一个大孔。 ...

留孔拆芯片方便,加热从孔一顶就可以了

出0入442汤圆

发表于 2020-4-28 00:39:36 | 显示全部楼层
cocal_li 发表于 2020-4-27 23:42
那是你的封装没有做好,做个大洞,机贴不歪,然后 直接卯死,也是没有问题的。
这个不是正规做法,但可以 ...

不会的。开钢网时做成梅花样的,就不会往洞里漏了 相信我,我踩过的坑绝对不算少。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 01:06:40 来自手机 | 显示全部楼层
我也遇到这个问题了,下次试试帖子里的方法,好帖啊

出40入0汤圆

发表于 2020-4-28 07:55:56 | 显示全部楼层
干货,这个没多年积累想不到,我一般都是按照pdf推荐焊盘来,开钢网时候都是小几个小窗给中间的热阻焊盘

出20入128汤圆

发表于 2020-4-28 08:07:24 | 显示全部楼层
请教下老哥,有个疑问:

1、说IC引脚,底部大小为0.25*0.5;
2、然后PCB焊盘做成0.3*1,焊盘外伸0.2,那肚子下面是0.8?已经大于实际的IC引脚?

出0入42汤圆

发表于 2020-4-28 09:09:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 cocal_li 于 2020-4-28 09:13 编辑
z123 发表于 2020-4-28 08:07
请教下老哥,有个疑问:

1、说IC引脚,底部大小为0.25*0.5;


按这个做会害人的,外观也不好看。

QFN封装,一般,焊盘宽度,大于实际焊盘大小的10%即可(基本是 焊盘中心距离一半大一点,也就是55%~60%,比如0.4间距,焊盘宽度就是0.22,0.5mm  焊盘间距就是0.28) ,都是合适的
长度,比底部焊盘长0.05~0.1即可,外部0.2~0.3mm 即可,  基本也是内部是整个焊盘长度的55%~60%,外部,40%即可

底盘:依然建议使用9孔,就可以了,个别需要散热的另说。
大孔,不利于 IC 自动矫正,不打孔也是可以的,开钢网,锡膏就要少,要不然会浮起IC,

开大孔也不是不可以,IC就需要调整的很正,IC基本没有自动矫正能力的,并且有个致命问题:一旦IC有氧化, 底部焊盘的氧化层可能无法突破,虚焊概率就非常非常大了,  新IC,打大孔,没有问题
一般散买的料(小批量),遇到氧化IC 的概率80%以上吧,轻重不同程度而已。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-4-28 12:38:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 womenhome 于 2020-4-28 14:04 编辑
z123 发表于 2020-4-28 08:07
请教下老哥,有个疑问:

1、说IC引脚,底部大小为0.25*0.5;




不是不是,我写错了。 已经改正为0.7  

外露0.2的话, 焊盘长度变成0.7,内部0.5不变。


出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 12:39:29 | 显示全部楼层
QFN封装生产太容易出问题了,个人习惯选型尽量避开

出0入26汤圆

发表于 2020-4-28 13:56:53 | 显示全部楼层
QFN这个封装,主要是手工焊接完毕后不知道质量如何,无法检测。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 13:59:35 | 显示全部楼层
生产容易出问题,一般是厂家用的锡膏不好吧。我两样的板,原来的厂老是虚焊,换了一个厂后, 基本没有焊接不良的。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 14:11:56 | 显示全部楼层
womenhome 发表于 2020-4-28 12:38
不是不是,我写错了。 已经改正为0.7  

外露0.2的话, 焊盘长度变成0.7,内部0.5不变。

多谢楼主的干货!
楼主位说的助焊处理,能具体说一下是怎么处理的吗?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-4-28 16:14:39 | 显示全部楼层
eastbest 发表于 2020-4-28 14:11
多谢楼主的干货!
楼主位说的助焊处理,能具体说一下是怎么处理的吗?



助焊处理,是指IC的处理。不是自己或者贴片厂的处理。

你看上面一张镊子夹着的照片。

底部有助焊处理。

侧面是裸铜, 裸铜是不会上锡的。


出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 16:37:24 | 显示全部楼层
womenhome 发表于 2020-4-28 16:14
助焊处理,是指IC的处理。不是自己或者贴片厂的处理。

你看上面一张镊子夹着的照片。

明白了,这个助焊处理是IC厂做的。
另外,如果有强迫症,对那些侧面没做处理的QFN,有什么办法让侧面也爬上锡吗?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-4-28 18:21:00 | 显示全部楼层
eastbest 发表于 2020-4-28 16:37
明白了,这个助焊处理是IC厂做的。
另外,如果有强迫症,对那些侧面没做处理的QFN,有什么办法让侧面也爬 ...




没办法,出厂就那样。 总不能拿到后,自己再去做处理吧?


现在QFN难搞的很大一部分原因,就是IC侧面没做助焊处理。

侧面有助焊处理的话,锡膏从侧面爬上去,底部即使焊的不好,也不影响。

侧面没得锡,只靠底部,虚焊就很多了。



出30入42汤圆

发表于 2020-4-28 21:50:02 来自手机 | 显示全部楼层
正好过段时间有QFN,先预习一下

出5入4汤圆

发表于 2020-4-28 22:06:18 | 显示全部楼层
自从用了无铅锡膏之后的QFN就无法做到楼主图二的效果了。很多都是楼主靠后面这几种情况。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-28 22:41:43 | 显示全部楼层
>开钢网时做成梅花样的,就不会往洞里漏了
So you have to make a special shape for the solder paste.

出0入0汤圆

发表于 2020-4-29 09:18:53 | 显示全部楼层
楼主干货满满。qfn确实头疼,现在小型化也是趋势,迟早还是要上QFN的

出0入0汤圆

发表于 2020-4-29 10:49:53 | 显示全部楼层
mark,谢谢楼主讲解,非常清晰
搞电路设计十多年,和生产比较脱节,很多工艺问题知其然不知其所以然。这回学到很多知识。

出0入42汤圆

发表于 2020-4-29 13:27:53 来自手机 | 显示全部楼层
cocal_li 发表于 2020-4-28 09:09
按这个做会害人的,外观也不好看。

QFN封装,一般,焊盘宽度,大于实际焊盘大小的10%即可(基本是 焊盘 ...

大洞对散热也有些影响,通过点阵过孔可以将热量传到背面的大面积铜皮上,大洞就开了一个窗,有效散热面积可能减少了。

点阵孔,和井字钢网开孔也有助于减少底部气泡,X光下看起来底部焊接更好。

大洞   不适应大面积推广使用。

出0入42汤圆

发表于 2020-4-29 13:43:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 cocal_li 于 2020-4-29 14:00 编辑
wangjiati 发表于 2020-4-29 13:27
大洞对散热也有些影响,通过点阵过孔可以将热量传到背面的大面积铜皮上,大洞就开了一个窗,有效散热面积 ...


可以这样说,高品质,高端的板子,就没见到过打大孔的
如果是器件发热量比较大的,孔可以设置到0.5mm  0.6(绿油不堵孔),锡膏刷多点,形成锡柱,散热效果要好很多,比如电机驱动,电源等IC。
如果是一般IC,孔就不建议打大,孔小点就好,也会漏点锡,不多。
侧面露铜的QFN,封装设计的好,IC 新的,也是可以上锡的。只是大家买散货多,基本都处于氧化状态,氧化程度不同而已。

出0入96汤圆

发表于 2020-4-29 13:53:44 | 显示全部楼层
学到很多,以后设计有帮助!

出215入20汤圆

发表于 2020-4-29 16:30:00 | 显示全部楼层
为啥我这里有些不知哪里smt来路的板子,都是侧面吃锡的,底面基本没有锡,但是都可以用,只有拆下来才能发现底面没啥锡,搞得我一直以为qfn侧面焊上了就够了

出0入0汤圆

发表于 2020-4-29 16:58:01 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2020-4-27 18:55
小孔不行。吃不进锡的话小芯片是完全漂在上面的,一吹就跑了。中过招。QFN要想可靠,必须要打一个大孔。 ...

接地焊盘打个打大孔,有这么搞得。但精密点得板子,没有打大孔得条件,可以在钢网上做些处理,控制锡量。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2020-4-29 16:58:15 | 显示全部楼层
happymav 发表于 2020-4-29 16:30
为啥我这里有些不知哪里smt来路的板子,都是侧面吃锡的,底面基本没有锡,但是都可以用,只有拆下来才能发 ...



说明你芯片侧面有助焊。

正好说明我说的是对的啊,侧面有助焊的芯片比较好焊接。


侧面没助焊的芯片, 焊盘设计需要很小心。

出0入0汤圆

发表于 2020-4-30 00:08:24 来自手机 | 显示全部楼层
要么物料氧化,要么贴片工艺不行,QFN这么成熟的封装,没什么可讨论的啊

出0入0汤圆

发表于 2020-4-30 10:16:35 | 显示全部楼层
mark一下,学习

出0入26汤圆

发表于 2020-4-30 10:38:52 | 显示全部楼层
happymav 发表于 2020-4-29 16:30
为啥我这里有些不知哪里smt来路的板子,都是侧面吃锡的,底面基本没有锡,但是都可以用,只有拆下来才能发 ...

我手工焊接这类芯片,侧面的锡都是尽量高一点,使侧面尽量焊锡饱满,因为底下看不见,也不知道焊接的怎么样。
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