QFN パッケージの究極ガイド: 構造, 種類, 利点

電子機器は日進月歩で進歩しています, コンパクトな設計と効率性が必要です. 重要な多くの選択肢の中で, QFN パッケージは常に人気のある選択肢です. このタイプのパッケージがなぜこれほど人気が​​あるのか? あなたのプロジェクトでもそれを使用する必要がありますか? このガイドでは、それを明確かつ包括的に説明します。.

QFNパッケージとは?

QFNはQuad Flat No-leadsの略です. QFN パッケージにはシリコン ダイが取り付けられています (ASIC) プリント基板へ (PCB). を使用して実装されます 表面実装技術. 名前が示すように, このパッケージには、過去に存在していた古典的なリードは含まれていませんでした. 通常のリードを持つ代わりに, クアッドフラットノーリードパッケージにはオープンエッジのエッジパッドが付いています。 はんだパッド 下. この構造により、電気的および熱的性能が向上します。, だからこそ QFN パッケージはユーザーの間で非常に人気があるのです.

QFN パッケージは通常、次の基本コンポーネントで構成されます。:

リードフレーム: この部品はICの性能を決定する上で非常に重要です。. 基本的にはパッケージのサポートとして機能します.

単一または複数のダイ: これらは実際にはパッケージ内のシリコンチップであり、表面実装技術を使用して回路基板に実装されます。.

ワイヤーボンド: これらは通常銅または金でできています. これらのワイヤは、リードフレームとダイの間に必要な接続を形成します。.

成形材料: この材料は内部コンポーネントを囲み、保護します。. 電気絶縁を提供します, 腐食を防ぎます, パッケージの耐久性と信頼性を強化します。.

クワッドフラットノーリードパッケージの種類

• エアキャビティ QFN: このタイプはプラスチックまたはセラミックの蓋が特徴です, 銅のリードフレーム, 密閉されていないプラスチックで成形されたボディ. このタイプは通常、次の間で動作するマイクロ波システムで使用されます。 20 に 25 GHz, 空気キャビティが必要な場所
• 多列 QFN パッケージ: このタイプの設計は、複数のピン列を使用することで、多数のピンの要件を満たします。, に似ている BGAテクノロジー しかし、多くの場合、より低価格で作られています.
• 湿潤性側面を備えた QFN: このタイプのクアッド フラット ノーリード パッケージには、パッケージ本体の 4 つの側面すべてに金属側面または端子が露出しています。. これらの側面はすべて、はんだで濡れやすいように設計されています。, はんだが吸い上げられ、パッケージと PCB の間に強力なはんだ接続が形成される可能性があります。.
• Fc-QFNパッケージ (フリップチップ クワッド フラット リードなし): 銅リードフレームでフリップチップ接続を使用します。. また、通常の QFP パッケージよりも小さく、電気経路が短いため電気的性能も向上します。.
• ワイヤーボンドQFN: ワイヤーボンドQFNパッケージ内, 半導体ダイはリードフレームに取り付けられ、, その後, ワイヤボンドはパッケージ端子を半導体ダイに接続するために使用されます。. この, もちろん, 通常のものとは対照的に、パッケージの設置面積が小さくなります クアッドフラットパッケージ (QFP) 露出リード付き.

パンチタイプQFNとソーンタイプQFNの比較

QFNパッケージは製造プロセスに応じて大きく2つのタイプに分けられます:

パンチタイプQFN: このスタイルは 1 つの金型キャビティで製造されます. 成形プロセスの後、特別なツールを使用して、成形されたマトリックスから個々のパッケージを打ち抜きます。. この方法は大量生産にとって非常に生産的であり、通常はクリーンな結果が得られます。, 鋭い切れ味.

ソーンタイプQFN: 一方, ソードタイプQFNはモールドアレイプロセスで製造されます. 成型されたパッケージの大きなシートを鋸で個々のユニットに切り出すプロセスが含まれます。. このテクノロジーは大容量の管理において非常に効率的です.

QFN パッケージの利点と制限

利点:

1. コンパクトで薄型なので、スマートフォンなどのスペースに制約のあるアプリケーションに最適です, ウェアラブル, およびIoTデバイス.
2. 露出したダイパッドにより熱放散が改善され、熱がより効率的に PCB に伝達されます。.
3. 熱効率が高いほど、パフォーマンスと信頼性が向上します。.
4. サイズ的にはアプリケーションに適しています, 重量, と消費電力は非常に重要な要素です.

制限事項:

1. 外部リードがないため、はんだ接合部の目視検査や再加工が容易ではありません。, パッケージ本体の下に隠されています.
2. ピンピッチが小さく、I/O数が多い場合, ～のリスクが高くなります はんだブリッジ, それらを回避するにはプロセスを十分に制御する必要があります.
3. 一部の高信頼性の目的にはあまり理想的ではありません.

QFP vs. QFN: 違いはなんですか? どちらを選択するか?

QFP と QFN は 2 つの最も一般的な集積回路パッケージです. 名前が一文字しか違わないのに, QFP パッケージは、パッケージ本体から突き出たガルウィング リードを特徴としています。. 検査や再加工の際に非常に役立ちます, そして同時に, かなりコンパクトです.

QFN はダイパッドが露出しているため、熱放散が優れています。, このタイプの設計により、より多くの熱が PCB に伝達されます。. しかしながら, QFN は、はんだ接合部がパッケージの下に埋もれるため、目視検査や再加工が困難です。.

基板上のコンポーネント用のスペースを考慮する, 熱性能の必要性, そして製造プロセスの能力. スペースと熱性能が必要な場合, その場合は QFN が選択肢になるかもしれません, ただし、検査の容易さと再作業の容易さが必要な場合は、, その場合、QFP がより良い代替手段となる可能性があります.

参考文献: ICパッケージの種類: 正しいものを選択する方法?

QFNパッケージのアプリケーション

QFN パッケージは、スペースの節約と最高のパフォーマンスが最も重要な分野で特に人気があります。. QFN は次の分野で使用されています:

• 家電: クアッド フラット ノーリード パッケージは、占有面積が小さく、熱管理に優れているという一般的な目的で、スマートフォンやタブレット PC で一般的に使用されています。.
• 自動車システム: QFNパッケージの高性能により、エンジン制御ユニットなどの重要なモジュールに使用されるデバイス.
• 通信機器: QFN は、高速信号処理が不可欠な高速ネットワーク デバイスに応用されています。.