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QFN/DFN封装技术难点与芯片封装清洗剂介绍

合明科技 👁 1840 Tags:QFN芯片封装结构芯片封装清洗剂

QFN/DFN封装技术难点

一、焊接相关难点

  1. 焊点观察困难

    • QFN/DFN封装的焊点位于芯片底部,在焊接过程中很难直接观察到焊点的形成情况。例如在再流焊接时,QFN周边焊点先于热沉焊盘熔化,聚集并将QFN暂时性地浮起,随后热沉焊盘上焊膏熔化并润湿QFN热沉焊盘表面,QFN又被拉下,这个过程称为塌落。而这个过程难以直接监控,QFN尺寸越大,这个过程越明显,并且再流焊接时间长短对焊接良率影响很大,同时还与热沉焊盘上的焊膏覆盖率、QFN的焊端表面处理、PCB的厚度等因素有关。

  2. 焊接可靠性问题

    • 接地失效风险:QFN芯片封装结构特殊,在大规模生产中提升其焊接良率具有挑战性。例如,由于其封装结构可能导致接地连接不稳定,在一些电子产品中,如果接地不良会影响整个电路的正常运行,甚至可能造成设备故障。这种接地失效可能是由于焊膏的质量、焊接工艺参数(如温度、时间等)或者PCB板的设计问题等多种因素引起的。

    • 焊端烧毁现象:QFN这类封装具有低的底部间隙(Stand - off),再流焊接时其底部的焊剂残留物往往呈现“湿的”状态,如果相邻焊端间有高的偏压,容易造成QFN器件在上电运行中出现焊端烧毁的现象。这对电子产品的安全性和稳定性构成威胁,并且在实际生产和使用过程中,很难完全避免这种高偏压情况的出现,所以这是一个需要重点解决的焊接可靠性问题。

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二、封装工艺难点

  1. 侧壁焊锡润湿问题(针对QFN)

    • 在汽车等对安全性和可靠性要求较高的行业中,使用QFN封装时不太容易看到可焊接或外露引脚/端子,无法确认它们是否被成功地焊接在印刷电路板 (PCB)上。封装边缘有用于端子、暴露在外的覆铜,这些覆铜很容易被氧化,这使得侧壁焊锡润湿很困难。在使用QFN封装时,侧壁焊锡的覆盖率在50 - 90%之间,这可能导致OEM产生额外成本,因为不正确组装故障所产生的问题,连同组装过程具有很明显的糟糕焊点而产生的真正故障。并且使用X光机来检查高质量、可靠焊点会进一步增加成本,或者根本就无法实现。

  2. 尺寸与精度控制

    • QFN/DFN封装要满足小型化、高密度封装的要求,在制作过程中对于尺寸和精度的控制难度较大。例如,在基板制备过程中,需要选择合适的基板材料并且进行精确的表面处理,如防焊处理等。如果尺寸偏差较大,可能会导致在后续与PCB板的焊接或者在整个电子设备中的安装出现问题,影响产品的性能和可靠性。而且,DFN封装的管脚分布在封装体两边且整体外观为矩形,QFN封装的管脚分布在封装体四边且整体外观为方形,这种管脚布局和外观形状的设计在制造过程中需要精准控制,以确保每个管脚的电气连接性能和物理稳定性。

三、检测与质量控制难点

  1. 自动视觉检查困难(针对QFN)

    • 汽车行业要求原始设备制造商 (OEM) 执行100%的组装后自动视觉检查 (AVI)。但对于QFN封装,由于其引脚不易观察,难以通过自动视觉检查来确保焊接质量。传统的检测方法难以对QFN封装的焊点进行全面、准确的检测,这就需要采用更先进的检测技术或者对现有的检测方法进行改进,以满足对QFN封装产品质量控制的要求。

  2. 整体质量一致性保障

    • 在大规模生产中,要确保QFN/DFN封装的质量一致性是比较困难的。因为封装过程涉及到多个工艺环节,如基板制备、芯片安装、焊接等,每个环节中的微小差异都可能导致最终产品质量的波动。例如,不同批次的基板材料可能存在细微的性能差异,或者在焊接过程中,不同操作人员、不同设备的焊接参数可能存在一定的偏差,这些都会影响到QFN/DFN封装产品的整体质量一致性。


芯片封装清洗剂选择:

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。


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