浅谈QFN元器件焊接质量控制与检验

刘朝平

关键词：QFN元器件;焊接;质量控制;检验

一、影响QFN焊接质量的因素

由于QFN封装器件底部没有焊料球，它的焊接方式是通过钢模板印刷焊膏到印制焊盘上，将器件底部焊端与印制板焊盘焊为一体。由于QFN的结构扁平，并且钢网漏印的焊膏量有限，因此印制板变形对QFN的四周焊点质量影响较大。如果印制板在回流焊过程中变形量大，就会造成QFN器件焊接不良。在回流焊过程中，印制板上印制导线越密集处吸收热量越多，反之其吸收热量越少，印制板上不同位置之间的这种吸收热量差别越大，越容易导致印制翘曲变形。

二、QFN封装器件特点

QFN封装是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部具有与底面水平的焊盘，在中央有一个面积焊盘裸露用来导热，围绕大焊盘的封装外围有实现电气连接的导电焊盘，从结构看，QFN封装不像传统QFN的QFNSOIc与TSOPQFN封装那样具有鸥翼型引线，内部引脚与焊盘封装技术与设备之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很低，所以能提供卓越的电性能。

三、0FN网板开口设计与QFN封装焊接可靠性关系

QFN封装焊接可靠性很大程度上受到焊点离板高度、焊点焊锡量、PCB焊盘尺寸和热焊盘设计的影响，其中焊点离板高度、焊点焊锡量的变化和网板开口有关。组装生产时，有必要通过实际生产优化调整工艺方法，达到QFN封装的可靠焊接，必要时还须反馈到设计部门进行优化设计。为了有助于提高产品可靠性，焊点离板高度与热焊盘上焊膏覆盖率有关和过孔类型有关：焊膏覆盖面积增大，离板高度就会增加;底部填充式过孔，由于过孔从反面被阻塞的缘故，焊锡会被阻止进入，而“贯通孔”方式很容易使熔融的焊锡流到孔内，降低焊点离板高度，如果控制不当可能会导致焊锡在背面渗出。

四、QFN-I-艺技术

1.QFN钢模板设计

能否得到完美可靠的焊点，印刷焊膏的钢模板QFN质量检测QFN质量与检测，QFN设计是关键，尤其是对双排和多排QFN器件。避免焊膏量偏多造成引脚之间的桥连缺陷，对于双排和多排QFN器件，建议将引脚焊盘开口为不规则的四边形，以便改善焊膏的释放。

2.QFN焊膏印刷

在焊膏印刷过程中，如果出现印刷焊膏偏移、焊膏厚、焊膏薄、拉尖和印刷焊膏短路等缺陷，会造成后续的QFN器件焊接出现短路和虚焊等焊接缺陷。印刷焊膏拉尖、漏印、焊膏量不足和焊膏印刷短路等缺陷是不允许存在的，如果发现上述焊膏印刷不良缺陷，应在找出原因并解决后，才能继续进行焊膏印刷。

3.QFN表面贴装

使用贴片机视觉系统调整QFN的位置有两种方法：封装轮廓和引脚识别。对QFN来说，这两种方法都可以接受且各有利弊：封装轮廓识别起来比较快，但精度不够;焊盘识别比较准确，但要搜索多只引脚，多只引脚的图像数据由贴片机同时进行处理会较慢。QFN等底部焊端器件，不仅需控制贴装精度，还要控制贴装压力，避免器件过度下压造成底部焊端焊锡桥连。在实际生产中，由于QFN器件的重要性，在器件贴装完成回流焊以前，应对QFN器件的贴装质量进行抽检，以便于发现贴装过程中可能出现的器件极性方向装反、器件偏移和焊锡桥连等器件贴装缺陷。

4.QFN回流焊温度曲线设置

QFN封装元件对回流焊接工艺并无特殊的要求，和所有元器件一样，对各种类型QFNPCB板在QFN中央散热盘“导通孔”易导致焊锡填堵过孔图QFNl0QFN中央散热盘底部填充孔焊膏印刷位置，QFN封装元件贴装偏移封装技术与设备不同位置都要求回流温度符合规范，但每个元器件温度受周围焊盘、板上所处位置和组装密度的影响。回流焊接是QFN器件组装工艺的关键环节，在此过程中通过熔化预先分配到印制焊盘上的焊锡膏，实现器件焊端与印制板焊盘之间的机械及电气连接。回流焊温度曲线设置不当是目前表面贴装生产中造成QFN器件焊接不良的最重要原因。实际的回流焊峰值温度、保温时间及升温斜率范围等都不可以超过所用焊膏的工艺要求。

五、OFN质量检验工艺

1.QFN封装器件返修工艺

QFN器件通过传统的电烙铁补焊返工，只对外露部分焊点有效，如果QFN底部焊点存在桥接、开路、锡球等缺陷，就只能将元件拆除后返工。尽管QFN封装元件很小，但拆除和返工都是可以手工完成的，这是一项具有挑战性的工作，因为QFN元件本身体积很小，又通常被贴装在轻、薄且高密度QFNPCB上。

2.QFN器件返修前烘烤

返工之前，需要将QFNPCBAQFN在QFNl25QFN℃烘烤至少24QFNh，以除去QFNPCBQFN和元件的潮气。

3.QFN器件拆除

元件拆除时，温度曲线最好与装配元件时的回流焊温度曲线一致，但是焊锡液相线以上的温度和时间可以适当减少，在加热的同时，可在QFN器件的角上插入尖头镊子，轻轻用力往上挑，一旦所有焊点的焊锡都熔化时，元件就可以被挑起。一旦元件全部回流完成，用真空吸嘴或镊子将元件移除，真空压力不宜高于半个大气压，以防在元件未充分回流而过早吸取元件时损坏QFNPCB焊盘。

4.QFN器件QFNPCB焊盘焊膏印刷

焊锡膏印刷在大约QFN50～100QFN倍的显微镜下，封装导电焊端外侧焊点虚焊缺陷，QFN封装导电焊端外侧形成良好润湿焊点，使用特制的小钢网和刮刀进行焊膏印刷，小刮刀宽度应与元件宽度一致，以保证一次印刷成功。

5.QFN器件重新贴装和回流焊接

如果QFNPCBAQFN元件密集度太高而无法使用特别小鋼网印刷焊锡膏，就只能选择手工焊接进行返工，烙铁尖要细，顶部的宽度不能大于QFNlQFNrm。QFN器件重量很轻，在回流焊过程中的自对中能力很强，所以对贴装精度要求不是很高。用于贴装的返工台应该可以进行平移和旋转方向精细调整，贴装完成后，使用与初次生产时同样的温度曲线重新进行回流焊接。

结语

总之，影响QFN器件焊接质量的因素很多，涉及印制板设计和质量、QFN器件以及表面组装工艺技术等;因此，只有从多个方面进行，才能提高QFN器件焊接质量和可靠性。另外，还需熟练掌握专用返修台及手工返修工艺，实现不良品的高品质处理，降低制造成本。