Les appareils électroniques progressent rapidement, ils nécessitent des conceptions compactes et efficaces. Parmi les nombreux choix qui comptent, Les packages QFN sont un choix populaire de tous les temps. Ce qui rend ce type de forfait si populaire? Devriez-vous également l'utiliser dans vos projets? Ce guide en donne un aperçu clair et complet.
Que sont les packages QFN?
QFN signifie Quad Flat No-Leads. Les packages QFN attachent des matrices en silicium (l'ASIC) à un circuit imprimé (PCB). Il est implémenté en utilisant technologie de montage en surface. Comme le nom le suggère, ce package n'incluait pas les pistes classiques qui existaient dans le passé. Au lieu d'avoir des pistes habituelles, Les emballages quadruples plats sans plomb ont des bords avec une ouverture plot de soudure sous. Cette structure peut améliorer les performances électriques et thermiques, et c'est pourquoi les packages QFN sont très populaires parmi les utilisateurs.
Un package QFN se compose généralement des composants de base suivants:
Grille de connexion: Cette partie est très critique pour déterminer les performances du CI. Il sert essentiellement de support au package.
Matrices simples ou multiples: Ce sont en fait les puces de silicium à l'intérieur du boîtier et sont montées sur le circuit imprimé à l'aide de la technique de montage en surface..
Liaisons filaires: Ceux-ci sont généralement en cuivre ou en or. Ces fils forment les connexions nécessaires entre la grille de connexion et les matrices.
Composé de moulage: Ce matériau entoure et protège les composants internes. Il fournit une isolation électrique, empêche la corrosion, et renforce la durabilité et la fiabilité de l'emballage.
Types de forfaits Quad Flat sans plomb
- QFN à cavité d'air: Ce type est caractérisé par un couvercle en plastique ou en céramique, une grille de connexion en cuivre, et un corps moulé en plastique qui n'est pas scellé. Ce type est généralement utilisé dans les systèmes à micro-ondes fonctionnant entre 20 à 25 GHz, où une cavité d'air est nécessaire
- Package QFN multi-rangées: Ce type de conception répond aux exigences d'un nombre élevé de broches en utilisant plusieurs rangées de broches, semblable à Technologie BGA mais souvent c'est fait à un prix inférieur.
- QFN avec flancs mouillables: Ce type de boîtier quad plat sans plomb présente des flancs ou des bornes métalliques exposés sur les quatre côtés du corps du boîtier.. Tous ces flancs sont conçus pour être mouillables par soudure et ainsi, la soudure aura la possibilité de s'évacuer et d'établir une connexion de soudure solide entre le boîtier et le PCB.
- Forfait Fc-QFN (Flip-Chip Quad Flat sans plomb): Il utilise des connexions à puce retournée dans un cadre de connexion en cuivre. Et il est plus petit qu'un boîtier QFP classique et améliore également les performances électriques grâce au fait que le chemin électrique est plus court..
- Liaison filaire QFN: Dans un boîtier QFN à liaison filaire, la puce semi-conductrice est montée sur une grille de connexion et, après, des liaisons filaires sont utilisées pour connecter les bornes du boîtier à la puce semi-conductrice. Ce, bien sûr, réduit l'encombrement du paquet par rapport aux paquets ordinaires Forfaits Quad Plats (QFP) avec fils exposés.
Type de poinçon QFN vs type QFN scié
Les packages QFN peuvent également être divisés en deux types principaux en fonction du processus de fabrication:
Poinçon type QFN: Ce style est produit avec une cavité de moule. Après le processus de moulage, un outil spécial est utilisé pour découper chaque emballage individuel de la matrice moulée.. Cette méthode est très productive pour la production de masse et donne généralement un résultat propre., coupe nette.
Type scié QFN: D'autre part, les QFN de type scié sont produits par le processus de matrice de moules. Cela implique le processus de fabrication d'une grande feuille d'emballages moulés découpée en unités individuelles à l'aide d'une scie.. La technologie est très efficace pour gérer de gros volumes.
Avantages et limites des packages QFN
Les avantages:
- Compact et discret, idéal pour les applications à espace limité dans des appareils tels que les smartphones, portables, et appareils IoT.
- Meilleure dissipation thermique grâce au plot de puce exposé qui permet un transfert thermique plus efficace vers le PCB.
- Une efficacité thermique plus élevée se traduit par de meilleures performances et fiabilité.
- Bon pour les applications lorsque la taille, poids, et la consommation d'énergie sont des facteurs très critiques.
Limites:
- L'absence de câbles externes ne facilite pas l'inspection visuelle ou la reprise des joints de soudure, qui sont cachés sous le corps du colis.
- Pour un petit pas de broches et un nombre plus élevé d'E/S, il y a un risque plus élevé de pontage de soudure, et les processus doivent être très bien contrôlés pour les éviter.
- Pas très idéal pour certaines applications de haute fiabilité.
QFP et. QFN: Quelle est la différence? Comment choisir entre eux?
QFP et QFN sont les deux packages de circuits intégrés les plus courants. Bien que leurs noms ne diffèrent que par une lettre, le package QFP comprend des fils en forme d'aile de mouette qui dépassent du corps du package. Ceci est très utile lors de l’inspection ou du remaniement, et en même temps, c'est assez compact.
Les QFN auront une meilleure dissipation thermique car le bloc de puce est exposé, et ce type de conception permet de transférer plus de chaleur au PCB. pourtant, Les QFN sont difficiles à inspecter visuellement et à retravailler en raison du fait que les joints de soudure seront enfouis sous le boîtier..
Considérez l'espace sur la carte pour le composant, le besoin de performance thermique, et les capacités du processus de fabrication. Si le besoin est d'espace et de performance thermique, alors les QFN pourraient être le choix, mais si la facilité d'inspection et la facilité de retouche sont ce qui est nécessaire, alors les QFP peuvent être la meilleure alternative.
Lectures complémentaires: Types de boîtier IC: Comment choisir le bon?
Applications des packages QFN
Les packages QFN sont particulièrement populaires dans les secteurs où l'économie d'espace et les performances optimales sont d'une importance primordiale.. Les QFN sont utilisés dans les secteurs suivants:
- Electronique grand public: Le boîtier quad plat sans plomb est couramment utilisé dans les smartphones et les tablettes PC dans le but général d'occuper un faible encombrement et d'avoir une excellente gestion de la chaleur..
- Systèmes automobiles: Les hautes performances des packages QFN en font un dispositif utilisé dans des modules vitaux tels que les unités de commande du moteur.
- Appareil de communication: Les QFN trouvent une application dans les périphériques réseau à haut débit où un traitement rapide du signal est essentiel.
