Ihr ultimativer Leitfaden für QFN-Pakete: Struktur, Typen, Vorteile

Die Entwicklung elektronischer Geräte schreitet rasant voran, Sie erfordern kompakte Designs und Effizienz. Unter vielen Entscheidungen, die wichtig sind, QFN-Pakete sind eine allzeit beliebte Wahl. Was macht diese Art von Paket so beliebt?? Sollten Sie es auch in Ihren Projekten verwenden?? Dieser Leitfaden gibt einen klaren und umfassenden Überblick darüber.

Was sind QFN-Pakete??

QFN steht für Quad Flat No-Leads. QFN-Pakete befestigen Siliziumchips (der ASIC) auf eine Leiterplatte (PCB). Es wird mit implementiert Oberflächenmontagetechnologie. Wie der Name schon sagt, Dieses Paket enthielt nicht die klassischen Leads, die es früher gab. Anstatt die üblichen Leads zu haben, Quad-Flat-No-Lead-Gehäuse haben Kantenpads mit einer Öffnung Lötpad unter. Diese Struktur kann die elektrische und thermische Leistung verbessern, und deshalb erfreuen sich QFN-Pakete bei Anwendern großer Beliebtheit.

Ein QFN-Paket besteht im Allgemeinen aus den folgenden Grundkomponenten:

Lead-Frame: Dieser Teil ist sehr wichtig für die Bestimmung der Leistung des IC. Es dient im Wesentlichen als Unterstützung für das Paket.

Einzelne oder mehrere Matrizen: Hierbei handelt es sich eigentlich um die Siliziumchips im Inneren des Gehäuses, die mithilfe der Oberflächenmontagetechnik auf der Leiterplatte montiert werden.

Drahtbonds: Diese bestehen meist aus Kupfer oder Gold. Diese Drähte bilden die notwendigen Verbindungen zwischen dem Leadframe und den Chips.

Abdruckmasse: Dieses Material umgibt und schützt die internen Komponenten. Es sorgt für elektrische Isolierung, verhindert Korrosion, und stärkt die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Verpackung.

Arten von Quad-Flat-No-Lead-Gehäusen

• Luftkavität-QFN: Dieser Typ zeichnet sich durch einen Kunststoff- oder Keramikdeckel aus, ein Kupfer-Leiterrahmen, und ein aus Kunststoff geformtes Gehäuse, das nicht versiegelt ist. Dieser Typ wird normalerweise in Mikrowellensystemen verwendet, die zwischen betrieben werden 20 zu 25 GHz, wo ein Lufthohlraum notwendig ist
• Mehrreihiges QFN-Paket: Diese Art der Konstruktion wird den Anforderungen einer hohen Anzahl von Pins durch die Verwendung mehrerer Pinreihen gerecht, ähnlich zu BGA-Technologie aber oft wird es zu einem niedrigeren Preis hergestellt.
• QFN mit benetzbaren Flanken: Diese Art von vierfach flachem, bleifreiem Gehäuse verfügt an allen vier Seiten des Gehäusekörpers über freiliegende Metallflanken oder Anschlüsse. Alle diese Flanken sind so konzipiert, dass sie durch Lot benetzbar sind, Das Lot hat die Möglichkeit, aufzusteigen und eine starke Lötverbindung zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte herzustellen.
• Fc-QFN-Paket (Flip-Chip Quad Flat ohne Blei): Es verwendet Flip-Chip-Verbindungen in einem Kupfer-Leadframe. Und es ist kleiner als ein normales QFP-Gehäuse und verbessert auch die elektrische Leistung, da der elektrische Pfad kürzer ist.
• Drahtbond QFN: In einem Wire-Bond-QFN-Gehäuse, Der Halbleiterchip ist auf einem Leadframe montiert und, nachher, Drahtbonds werden verwendet, um die Gehäuseanschlüsse mit dem Halbleiterchip zu verbinden. Diese, Na sicher, Verringert den Platzbedarf des Pakets im Vergleich zu herkömmlichen Quad-Flat-Pakete (QFPs) mit freiliegenden Leitungen.

Stanz-QFN im Vergleich zu gesägtem QFN-Typ

QFN-Gehäuse können je nach Herstellungsprozess auch in zwei Haupttypen unterteilt werden:

Stanztyp QFN: Dieser Stil wird mit einem Formhohlraum hergestellt. Nach dem Formvorgang wird mit einem Spezialwerkzeug jedes einzelne Paket aus der geformten Matrize ausgestanzt. Diese Methode ist für die Massenproduktion sehr produktiv und führt in der Regel zu einem sauberen Ergebnis, scharfer Schnitt.

Gesägter Typ QFN: Auf der anderen Seite, QFNs vom gesägten Typ werden durch das Mold-Array-Verfahren hergestellt. Dabei wird eine große Platte geformter Verpackungen hergestellt, die mit einer Säge in einzelne Einheiten geschnitten werden. Die Technologie ist bei der Verwaltung großer Volumina sehr effizient.

Vorteile und Einschränkungen von QFN-Paketen

Vorteile:

1. Kompakt und flach, daher ideal für platzbeschränkte Anwendungen in Geräten wie Smartphones, Tragfähig, und IoT-Geräte.
2. Bessere Wärmeableitung aufgrund des freiliegenden Die-Pads, wodurch die Wärme effizienter auf die Leiterplatte übertragen werden kann.
3. Eine höhere thermische Effizienz führt zu besserer Leistung und Zuverlässigkeit.
4. Gut für Anwendungen, wenn die Größe groß ist, Gewicht, und Stromverbrauch sind sehr kritische Faktoren.

Einschränkungen:

1. Da keine externen Leitungen vorhanden sind, ist eine visuelle Inspektion oder Nachbearbeitung von Lötstellen nicht einfach, die unter dem Paketkörper verborgen sind.
2. Für kleinen Pinabstand und eine höhere Anzahl an I/O, Es besteht ein höheres Risiko Lötbrücken, und die Prozesse müssen sehr gut kontrolliert werden, um sie zu vermeiden.
3. Für einige Zwecke mit hoher Zuverlässigkeit nicht sehr ideal.

QFP vs. QFN: Was ist der Unterschied? Wie man zwischen ihnen wählt?

QFP und QFN sind die beiden am häufigsten verwendeten integrierten Schaltkreispakete. Obwohl sich ihre Namen nur durch einen Buchstaben unterscheiden, Das QFP-Gehäuse verfügt über Gull-Wing-Anschlüsse, die aus dem Gehäusekörper herausragen. Dies ist bei der Inspektion oder Nacharbeit sehr hilfreich, und gleichzeitig, es ist ziemlich kompakt.

QFNs haben eine bessere Wärmeableitung, da das Chip-Pad freiliegt, und diese Art von Design ermöglicht die Übertragung von mehr Wärme auf die Leiterplatte. jedoch, QFNs lassen sich nur schwer visuell prüfen und nachbearbeiten, da die Lötstellen unter dem Gehäuse verborgen sind.

Berücksichtigen Sie den Platz auf der Platine für die Komponente, die Notwendigkeit einer thermischen Leistung, und die Möglichkeiten des Herstellungsprozesses. Wenn es um Platz und Wärmeleistung geht, Dann könnten QFNs die Wahl sein, aber wenn eine einfache Inspektion und eine einfache Nacharbeit erforderlich sind, Dann können QFPs die bessere Alternative sein.

Weiterführende Literatur: IC-Pakettypen: So wählen Sie das Richtige aus?

Anwendungen von QFN-Paketen

QFN-Gehäuse erfreuen sich vor allem in Branchen großer Beliebtheit, in denen es auf Platzersparnis und höchste Leistung ankommt. QFNs werden in den folgenden Sektoren verwendet:

• Unterhaltungselektronik: Das Quad-Flat-No-Blei-Gehäuse wird häufig in Smartphones und Tablet-PCs verwendet, mit dem allgemeinen Zweck, eine kleine Stellfläche einzunehmen und ein hervorragendes Wärmemanagement zu bieten.
• Automobilsysteme: Die hohe Leistung von QFN-Paketen macht es zu einem Gerät, das in wichtigen Modulen wie Motorsteuergeräten verwendet wird.
• Kommunikationsgerät: QFNs finden Anwendung in Hochgeschwindigkeitsnetzwerkgeräten, bei denen eine schnelle Signalverarbeitung unerlässlich ist.