Su guía definitiva para paquetes QFN: Estructura, Tipos, Beneficios

Los dispositivos electrónicos avanzan rápidamente, Requieren diseños compactos y eficiencia.. Entre muchas opciones que importan, Los paquetes QFN son una opción popular de todos los tiempos. ¿Qué hace que este tipo de paquete sea tan popular?? ¿Deberías usarlo también en tus proyectos?? Esta guía lo analiza de forma clara y completa..

¿Qué son los paquetes QFN??

QFN significa Quad Flat sin cables. Los paquetes QFN incorporan matrices de silicona (el ASIC) a una placa de circuito impreso (tarjeta de circuito impreso). Se implementa usando Tecnología de montaje superficial. Como el nombre sugiere, Este paquete no incluía los cables clásicos que solían estar allí en el pasado.. En lugar de tener pistas habituales, Los paquetes cuádruples planos sin plomo tienen almohadillas en los bordes con un borde abierto. almohadilla de soldadura bajo. Esta estructura puede mejorar el rendimiento eléctrico y térmico., y es por eso que los paquetes QFN son muy populares entre los usuarios.

Un paquete QFN generalmente consta de los siguientes componentes básicos:

Marco del plomo: Esta parte es muy crítica para determinar el rendimiento del IC.. Básicamente sirve como soporte para el paquete..

Troqueles simples o múltiples: Estos son en realidad los chips de silicio dentro del paquete y se montan en la placa de circuito mediante la técnica de montaje en superficie..

Bonos de alambre: Suelen estar hechos de cobre u oro.. Estos cables forman las conexiones necesarias entre el marco principal y los troqueles..

Compuesto de moldeo: Este material rodea y protege los componentes internos.. Proporciona aislamiento eléctrico., previene la corrosión, y fortalece la durabilidad y confiabilidad del paquete.

Tipos de paquetes cuádruples planos sin plomo

• QFN de cavidad de aire: Este tipo se caracteriza por una tapa de plástico o cerámica., un marco de plomo de cobre, y un cuerpo moldeado de plástico que no está sellado. Este tipo se utiliza generalmente en sistemas de microondas que funcionan entre 20 a 25 GHz, donde es necesaria una cavidad de aire
• Paquete QFN de varias filas: Este tipo de diseño cumple con los requisitos de una gran cantidad de pasadores mediante el uso de múltiples filas de pasadores., Similar a tecnología BGA pero a menudo se fabrica a un precio más bajo.
• QFN con flancos humectables: Este tipo de paquete cuádruple plano sin plomo tiene flancos o terminales metálicos expuestos en los cuatro lados del cuerpo del paquete.. Todos esos flancos están diseñados para ser humectables por soldadura y de esta manera, la soldadura tendrá la posibilidad de absorberse y establecer una fuerte conexión de soldadura entre el paquete y la PCB.
• Paquete Fc-QFN (Flip-Chip Quad Flat Sin Plomo): Utiliza conexiones de chip invertido en un marco de cables de cobre.. Y es más pequeño que un paquete QFP normal y también mejora el rendimiento eléctrico debido al hecho de que el recorrido eléctrico es más corto..
• Enlace de alambre QFN: En un paquete QFN de unión por cable, La matriz semiconductora está montada en un marco conductor y, después, Las uniones de cables se utilizan para conectar los terminales del paquete al chip semiconductor.. Esta, por supuesto, ocupa un espacio de paquete más pequeño en comparación con el estándar Paquetes Cuádruple Piso (QFP) con cables expuestos.

Tipo de punzón QFN frente a tipo aserrado QFN

Los paquetes QFN también se pueden dividir en dos tipos principales según el proceso de fabricación.:

Tipo de punzón QFN: Este estilo se produce con una cavidad de molde.. Después del proceso de moldeo, se utiliza una herramienta especial para perforar cada paquete individual de la matriz moldeada.. Este método es muy productivo para la producción en masa y generalmente da como resultado un producto limpio., corte afilado.

Tipo aserrado QFN: Por otra parte, Los QFN de tipo aserrado se producen mediante el proceso de matriz de moldes.. Esto implica el proceso de hacer una hoja grande de paquetes moldeados cortados en unidades individuales usando una sierra.. La tecnología es muy eficiente en la gestión de grandes volúmenes..

Ventajas y limitaciones de los paquetes QFN

Ventajas:

1. Compacto y de perfil bajo, por lo que es ideal para aplicaciones con espacio limitado en dispositivos como teléfonos inteligentes, usables, y dispositivos IoT.
2. Mejor disipación térmica debido a la almohadilla expuesta que permite que la térmica se transfiera de manera más eficiente a la PCB.
3. Una mayor eficiencia térmica se traduce en un mejor rendimiento y confiabilidad.
4. Bueno para aplicaciones cuando el tamaño, peso, y el consumo de energía son factores muy críticos.

Limitaciones:

1. La ausencia de cables externos no facilita la inspección visual o el retrabajo de uniones soldadas., que están ocultos debajo del cuerpo del paquete.
2. Para paso de clavija pequeño y un mayor número de E/S, existe un mayor riesgo de puente de soldadura, y hay que controlar muy bien los procesos para evitarlos.
3. No es muy ideal para algunos propósitos de alta confiabilidad.

QFP frente a. QFN: Cuál es la diferencia? Cómo elegir entre ellos?

QFP y QFN son los dos paquetes de circuitos integrados más comunes. Aunque sus nombres difieren sólo por una letra, El paquete QFP presenta cables en forma de alas de gaviota que sobresalen del cuerpo del paquete.. Esto es muy útil al inspeccionarlo o reelaborarlo., y al mismo tiempo, es bastante compacto.

Los QFN tendrán una mejor disipación térmica porque la almohadilla del troquel está expuesta, y este tipo de diseño permite transferir más calor a la PCB. sin embargo, Los QFN son difíciles de inspeccionar visualmente y reelaborar debido al hecho de que las uniones de soldadura quedarán enterradas debajo del paquete..

Considere el espacio en el tablero para el componente., la necesidad de rendimiento térmico, y las capacidades del proceso de fabricación.. Si la necesidad es espacio y rendimiento térmico, entonces los QFN podrían ser la opción, pero si lo que se necesita es facilidad de inspección y de retrabajo, entonces los QFP pueden ser la mejor alternativa.

Otras lecturas: Tipos de paquetes de circuitos integrados: Cómo elegir el correcto?

Aplicaciones de los paquetes QFN

Los paquetes QFN son especialmente populares en sectores donde ahorrar espacio y tener el máximo rendimiento son de suma importancia.. Los QFN se utilizan en los siguientes sectores:

• Electrónica de consumo: El paquete cuádruple plano sin cables se usa comúnmente en teléfonos inteligentes y tabletas con el propósito general de ocupar un espacio pequeño y tener una excelente gestión del calor..
• Sistemas automotrices: El alto rendimiento de los paquetes QFN los convierte en un dispositivo utilizado en módulos vitales, como las unidades de control del motor..
• Aparato de comunicación: Los QFN encuentran aplicación en dispositivos de red de alta velocidad donde el procesamiento rápido de señales es esencial.