可湿性侧面在无引脚SMD (DFN)封装上实现AOI

作者:admin 发布日期: 2020-09-17 二维码分享

可湿性侧面在无引脚SMD (DFN)封装上实现AOI

四侧扁平无引脚(QFN)和分立元件(或双侧)扁平无引脚(DFN)封装无需引脚,即可增加PCB区域的组件密度,这一改变颇受欢迎。然而,焊接质量不能通过自动光学检测进行测试。本文将探索这个成本高昂问题的解决方案。

许多应用的空间有限,于是,仅在底面设计连接焊盘的QFN(四侧扁平无引脚)封装应运而生,通过消除引脚而增加PCB区域的组件密度。此类封装广泛应用于分立式半导体,被称为DFN——分立元件(或双侧)扁平无引脚——特点是尺寸小、I/O数量少(图1)。现在有大量DFN封装可用。除了节省空间,采用DFN封装的器件的内部结构,可减少热路径(图2)。然而,QFN/DFN封装有一个缺点,焊接点质量只能通过昂贵的x光工艺执行全面检查,无法使用自动光学检测(AOI),因为焊接点只存在于封装塑料主体下方。

汽车行业特别希望使用AOI,因此安世半导体等公司花费了大量时间来研究这一挑战的解决方案。



DFN封装的组装方式与有引脚封装类似,区别在于一组多个产品通过环氧塑料经一次模塑成型。所有QFN/DFN封装引脚框架包含铜合金基础材料。其中许多引脚框架镀有NiPdAu镀层,这由引脚框架供应商预先施加,可确保表面无氧化物,方便芯片装贴、引线接合以及连接焊盘上的焊料。或者,NiPdAu镀层上可能会额外镀锡。在电镀锡后把元件切割分开成单个器件,完成操作。当然,这样一来,锯开后裸露的侧面焊盘部位便无法镀锡。DFN封装焊盘侧面所用的材料是铜合金(引脚框架基础材料),这种材料容易被氧化,因此回流焊工艺中的焊料连接取决于储存条件和时长,无法保证。


无引脚封装的优势:

无需连接空间

 实现类似电气功能而所需的板空间较少

或在相同电路板空间内提供更多性能

扁平引脚框架导致高度降低(DSN没有引脚框架)

优化的热性能

封装下的大散热器

从硅晶到焊接点距离缩短

对于低 I/O DFN封装,可湿性侧面可确保侧焊盘的焊料润湿


为了克服这一挑战,现已开发出一种解决方案,在与用于底部焊 盘相同的电镀步骤中为侧面镀锡。该技术仅适用于.多包含4个 焊盘的DFN封装(如果多个焊盘熔连在一起,则可更多),并且 焊盘需要位于封装的对面一侧。通过该方法,无法在Q(D)FN封装上所有4边的侧面焊盘进行电镀。图3和4显示了带有可湿性侧面的DFN封装的细节。


完全镀锡的可湿性侧面保证整个侧焊盘表面将在回流焊工艺中

被焊料润湿。一个重要优势是,侧面的镀层与底部焊盘一样厚,大约为10µm。即使经过长期储存也可确保可湿性表面。图5和图6分别显示了带和不带可湿性侧面的DFN2020-6封装与双焊盘DFN1608-2封装在焊接后的侧面光学外观示例。

AOI能力和证明:

可湿性侧面的主要目的是为了促进DFN封装至实现可靠性高的 AOI检测。从而跳过成本高昂的x光检查。

必须考虑的一个条件是,PCB焊盘尺寸必须扩大至大于封装尺 寸,为焊接形成弯月面或焊脚留出空间。提供带有可湿性侧面的 封装的供应商在其焊接占用面积建议中包括此额外空间。

为检查安世半导体的可湿性侧面是否适合进行AOI检测,构建了 多个测试板并对焊接占用面积进行了修改,以适应SWF封装。有 意修改了印刷焊锡膏的量⸺在一些PCB焊盘上未印刷焊料(参见示例图8)。通过与AOI..设备供应商合作,已证实标准AOI 技术能够在回流焊完成后可靠识别使用带有SWF的DFN封装的 焊接失败情况。

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