Пайка компонентов в корпусах QFN методы борьбы с пустотами

Разработчики электронных устройств все чаще применяют в своих изделиях микросхемы в корпусе QFN, которые имеют широкие функциональные возможности при минимальных размерах. Эти компоненты монтируются по технологии поверхностного монтажа, при этом необходимо избегать появления пустот в толще паяного соединения центральной контактной площадки микросхемы. Единственный метод, позволяющий минимизировать появление пустот – пайка в вакуумной камере.

Печь оплавления SMT Quattro Peak S с вакуум-
ным модулем Vacuum-Plus-Module
Печь оплавления SMT Quattro Peak S с вакуумным модулем Vacuum-Plus-Module

Печь оплавления SMT Quattro Peak S с вакуум- ным модулем Vacuum-Plus-Module

Микросхема в корпусе QFN имеет выводы, расположенные по периметру корпуса и заходящие под него, и находящуюся в центре корпуса большую контактную площадку, которая отводит тепло от кристалла и снижает индуктивность и сопротивление паяного соединения. Широкое распространение корпуса QFN получили из-за малых размеров (в том числе и толщины корпуса), веса,хороших тепловых и электрических характеристик, очень высокой эффективности и выгодной цены. Однако все эти преимущества может свести на нет одна важная проблема – образование пустот в паяном соединении под микросхемой.


(а) рентгенограммы соединений, полученных без вакуумной пайки


(б)с применением вакуумной пайки



К сожалению, особенности корпуса QFN – его малые размеры и вес в сочетании с гладкой нижней стороной – способствуют возникновению браков пайки – сдвига, перекоса корпуса, перемычек и коротких замыканий, плохого контакта и непропая. Все эти виды брака хорошо известны, и способы борьбы с ними с успехом применяются на современных электронных производствах. Но особое внимание нужно уделять наиболее сложному для диагностики и опасному виду брака – образованию пустот в паяных соединениях. Если небольшое количество пустот возникает в соединениях боковых выводов микросхем, это незначительно влияет на качество, функциональность и надежность изделия. Однако появление пустот в соединении большой центральной контактной пло- щадки, которая, как правило, является теплоотводом кристалла, гораздо опасней. Эти пустоты могут возникнуть из-за того, что большое количество паяльной пасты ограничивает испарение летучих соединений флюса во время процесса оплавления. Большее количество пустот снижает площадь контактной области, увеличивая внутреннее сопротивление и ухудшая тепловые характеристики микросхемы. Как следствие, из-за постоянного перегрева компонента падает производительность и уменьшается срок его жизни, что в итоге приводит в преждевременному выходу изделия из строя.

Способы решения

В современной практике применяются несколько способов разрешения этой проблемы:

  • применение разных типов паяльных паст (Приложение 1). Тип паяльной пасты в небольших пределах влияет на количество пустот;
  • применение трафаретов с различными формами апертур (Приложение 2) От формы отпечатков пасты также зависит количество и размер пустот;
  • пайка в атмосфере азота (Приложение 3);
  • пайка в разреженной среде (Приложение 4).
  • Значительное уменьшение количества пустот в толще соединения происходит при разрежении 300 мбар;
  • применение различных температурных профилей пайки. Это позволяет лишь ограниченно влиять на образование пустот.

Видно, что все описанные методы имеют ограниченное влияние на процесс образования пустот и не позволяют полностью исключить их появление. Только применение пайки в вакууме позволяет эффективно бороться с возникнове- нием пустот в паяных соединениях большой площади.


Специально для уменьшения пустот в паяных соединениях специалистами компании SMT Wertheim была разработана концепция Reflow Vacuum-Plus-Concept, которая уже зарекомендовала себя в условиях реального производства и признана авторитетными мировыми промышленными ассоциациями. Модуль Vacuum Plus N2 устанавливается в зону пиковой температуры (между зонами конвекции и охлаждения) печей оплавления SMT Reflow Soldering System от серий S до серии XXL Plus. Также возможна установка вакуумного модуля в уже готовые системы пайки оплавлением производства SMT. Все необходимые параметры модуля (время создания и уровень вакуума, вентиляции и т.д.) интегрируются в програмное обеспечение печи и настраиваются вместе с другими параметрами на сенсорном экране. При выключенном вакуумном модуле печь оплавления работает как обычная конвекционная печь. В этом случае вакуумная камера расширяет зону пайки, что даст значительное увеличение общей производительности производства. Таким образом, проверенная годами высококачественная технология конвекционной пайки компании SMT получила новый, инновационный подход.


А.Маурин, Р.Фабер Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

­Свяжитесь с нами

Оставьте свои контакты
и наши специалисты
свяжуться с Вами
в ближайшее время.

Яндекс.Метрика