QFN封裝在SMT的焊接品質(zhì)
QFN (Quad Flat No leads，四方平面無引腳封裝)在現(xiàn)今電子業(yè)界的IC封裝當中似乎有越來越普遍的趨勢，QFN的優(yōu)點是體積小，足以媲美CSP(Chip Scale Package)封裝，而且成本也相對便宜，IC的生產(chǎn)製程良率也蠻高的，還能為高速和電源管理電路提供較佳的共面性以及散熱能力等優(yōu)點。此外，QFN封裝不必從四側(cè)引出接腳，因此電氣效能更勝引線封裝必須從側(cè)面引出多接腳的SO等傳統(tǒng)封裝 IC。
盡管QFN封裝有這麼多的電氣及使用上的優(yōu)點，但它卻給電路板組裝廠帶來不少的焊接品質(zhì)衝擊，因為 QFN 的無引腳設(shè)計，一般很難從其外觀的焊錫點來判斷其焊錫性是否良好，雖然 QFN 的封裝側(cè)面仍留有焊腳，但有些 IC封裝業(yè)者只是把【Lead-frame(導(dǎo)線架)】切斷露出其切斷面，并沒有再加以電鍍處理，所以基本上QFN側(cè)面的吃錫就不太容易，再加上保存一段時間后切斷面容易氧化，更造成側(cè)面上錫的困難。
▼ QFN 的側(cè)面焊腳為導(dǎo)線架(lead frame)的切斷面，并無電鍍層。
QFN 吃錫標準
其實在 IPC-A-610D, Section 8.2.13 Plastic Quad Flat Pack No Leads (PQFN) 的規(guī)范中，并未明確定義 QFN 的側(cè)邊吃錫一定要有平滑的圓弧形曲線出現(xiàn)。
There are some package configurations that have no toe exposed or do not have a continuous solderable surface on the exposed toe on the exterior of the package and a toe fillet will not form.
也就是說QFN的焊接其實可以不用管側(cè)邊的焊接狀況，只要確保QFN焊腳底部及正底部的散熱片位置真正的吃錫部份就可以了。QFN底部焊腳的吃錫其實可以想像成BGA，所以建議應(yīng)該可以參考 IPC-A-610D, Section 8.2.12 Plastic BGA 的標準，至于中間接地焊墊的吃錫可能得視各家的設(shè)計而定。
▼ QFN側(cè)邊焊腳吃錫雖然不好，但因為其底面吃錫良好，所以電氣特性仍然良好。
▼ QFN側(cè)邊焊腳吃錫良好。
QFN 焊錫性檢查及測試
就如同BGA的焊錫檢查標準，目前QFN封裝的焊錫檢查除了用電測(In-Circuit-Test、Function Verification Test) 來偵測其功能之外，一般也會佐以光學(xué)儀器或X-ray來檢查其焊錫的開、短路等不良現(xiàn)象。老實說 X-Ray 的等級不夠好的話，還真的不是很容易檢查出來QFN的焊錫問題。如果無論如何還是找出焊錫性的問題，最后只能使用切片(Micro-section)或用滲透染紅試驗 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫等破壞性實驗來檢查。
▼這張圖片來自網(wǎng)路，使用X-Ray檢查QFN焊錫。
▼這張圖片來自網(wǎng)路，使用 X-Ray 檢查 QFN 焊錫，疑似焊接不良。
QFN 空焊的可能解決方法
當發(fā)現(xiàn)QFN有空焊時應(yīng)該先澄清是否為零件氧化問題，可以把零件拿去作一下沾錫性實驗來作確認，再來要判斷是否有固定焊腳空焊的問題，一般接地腳比較容易產(chǎn)生空焊，可以考慮變更電路板的佈線設(shè)計，在電路板的線路(trace)上增加熱阻(thermal relief)墊來減少焊腳大面積直接接地的比率，這樣可以延緩熱量散失的速度。（所謂「熱阻」就是把接地的線路寬度縮小，讓熱能不要馬上傳導(dǎo)到整片的接地大銅片。）
也可以試著調(diào)整爐溫(reflow profile)，或改為斜升式迴流焊曲線(slumping type)以減少錫膏在預(yù)熱時吸收過多熱量的問題。
參考閱讀： 迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile
曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)有QFN底部中間的接地焊墊上印刷過多錫膏，當零件流過迴流焊時造成零件浮起形成空焊的問題，這時候可以考慮將 QFN 底部中間的接地焊墊印刷成「田」字型會比整片印刷要來得好，過迴流焊時也較不會因錫膏全部熔融成一團而造成零件浮動的情形。
參考閱讀： 導(dǎo)通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則
另外電路板的焊墊上盡量不要有導(dǎo)通孔(vias)，中間散熱接地墊上的通孔(vias)也要盡量塞孔，否則容易影響焊錫量及氣泡的產(chǎn)生，嚴重的還可能導(dǎo)至焊接不良。
▼ 通孔(vias)塞孔
深圳市貼片加工廠：加「氮氣」是否可以有效增加 QFN 的良率？我只能說見仁見智，氮氣是可以防止零件氧化，但能否焊上 QFN 的側(cè)面焊腳，還是有待觀察，況且加氮氣會增加成本，還是擺在最后再考慮就好了。
