_QFN空洞解决方案

预成型焊片‐‐‐‐QFN元件空洞解决方案

瞿艳红

铟泰科技有限公司

随着电子行业小型化多功能化发展的趋势，越来越多的多功能，体积小的元件应用于在各种产品上，例如QFN, LGA类元件。QFN是四侧无引脚偏平封装，呈正方形或矩形，电极焊盘布置在封装底面的四侧，实现电气连接，在封装底部中央有一个大面积裸露焊盘用来导热。这种封装具有良好的电气性能和散热性能，这主要是因为封装底部的大面积焊盘起散热作用，为了有效地将热量从元件传送到PCB上，在PCB上安装QFN元件的位置，必须设计相应的散热焊盘和散热过孔。焊盘的面积大，提供可靠的焊接，过孔提供散热途径。但由于焊接时，散热过孔和大面积焊盘上的锡膏中的助焊剂产生的气体会向外逸出，形成较大的空洞率（如图一空洞率为30%‐40%）。

业界对QFN空洞从钢网，炉温，锡膏上进行了各种优化，效果均不理想。如何降低QFN元件空洞以保证产品的可靠性，铟泰公司将它业界领先的预成型焊片（Preform）技术应用于QFN接地焊盘以降低空洞。

由于空洞主要与助焊剂出气有关，那么是否可采用低助焊剂含量的焊料？在下面实验中，我们采用相同合金成份的预成型焊片preform‐‐‐SAC305，1%助焊剂，焊片尺寸与散热焊盘的相近，其比例为0.89：1，对比锡膏中11.5%的助焊剂，在散热焊盘上采用预成型焊盘，也就是用preform替代锡膏，期待以通过降低助焊剂的含量来减少出气来得到较低的空洞率。

在钢网开孔上，对于四周焊盘并不需要进行任何的更改，我们只需对散热焊盘的开孔方式进行更改，如下图所示，散热焊盘只需要在四周各开小孔以固定焊盘即可（如图二）。

在回流曲线方面，我们依照实际生产线上的曲线，不做任何更改，过炉后通过x‐ray检测看QFN元件空洞，如下图三所示，空洞率为3～6%，单个最大空洞才0.7%左右。

图一图二图三

通过上述我们看到，使用预成型焊片可以有效地减少空洞，这主要是因为，与锡膏比较，预成型焊片的助焊剂含量降低了5倍。锡膏中的助焊剂含有溶剂、松香、增稠剂，含有大量挥发物，在高温时容易形成较大的空洞，而预成型焊片中的助焊剂主要是松香，不含溶剂等物质，所以能有效地减少空洞。

预成型焊片在应用方面非常的简单，

z在焊片形状上，它可以制作成矩形、正方形、垫片形和圆盘形，以及不规则形状；

z无需手工涂敷助焊剂，焊片表面含助焊剂涂覆，炉后非常低的助焊剂残留物

z各种包装形式如料盘，瓶装，盒装等，同时它可以利用SMT（表面贴装）贴片设备快速精确贴装；

z在回流时，不需要对炉温进行任何的修改；

z极低的空洞率，无论是大焊盘或小焊盘

z在SMT仅通过印刷焊膏无法提供足够的焊料用量，贴装预成形焊料可以提供精确且可重复的焊料用量来从而达到增加焊料的作用。