플랫 노 리즈

Flat no-leads package
"QFN"은 여기서 리디렉션된다.공항은 Narsaq Kujalleq Heliport를 참조하십시오.
접점 및 열/접지 패드를 보여주기 위해 뒤집힌 28핀 QFN

쿼드플랫 노 슬래드(QFN) 및 듀얼 플랫 노 슬래드(DFN)와 같은 플랫 노 슬래드 패키지는 통합 회로를 인쇄 회로 기판에 물리적으로 전기적으로 연결한다.마이크로 리드프레임(MLF)과 SON(Small-outline no-lead)으로도 알려진 플랫 노 리드는 표면 탑재 기술로, 관통 구멍이 없는 PCB 표면에 IC를 연결하는 여러 패키지 기술 중 하나이다.플랫 노 리드는 평면 구리 리드 프레임 기질로 만든 근사 칩 스케일 플라스틱 캡슐화 패키지다.패키지 하단의 경계 착륙선은 PCB에 전기 연결을 제공한다.[1]플랫 무리드 패키지에는 IC(PCB 내부)에서 열 전달을 개선하기 위해 노출된 열전도성 패드가 포함된다.열 전달은 열패드의 금속 비아에 의해 더욱 촉진될 수 있다.[2]QFN 패키지는 쿼드플랫 패키지(QFP) 및 BGA(Ball Grid Array)와 유사하다.

플랫 노 리드 단면

QFN 측면도.

그림은 리드 프레임과 와이어 본딩이 있는 플랫 노 리드 패키지의 단면을 보여준다.몸 디자인에는 펀치싱과 톱니싱의 두 종류가 있다.[3]톱니바퀴벌레는 큰 꾸러미를 부품으로 자른다.펀치 평가에서는 단일 패키지가 성형되어 있다.단면에는 열 헤드 패드가 부착된 톱니형 차체가 표시된다.납 프레임은 구리 합금으로 제작되며 열전도성 접착제는 실리콘 다이(Die)를 열패드에 부착하는 데 사용된다.실리콘 다이(die)는 1-2 thou 직경의 금선으로 리드 프레임에 전기적으로 연결되어 있다.

톱으로 만든 포장의 패드는 포장의 완전히 아래에 있거나 포장의 가장자리를 접을 수 있다.

다른 종류

두 가지 유형의 QFN 패키지는 공통적이다. 즉, 패키지에 설계된 공기 캐비티 QFN과 패키지에 공기가 있는 플라스틱 처리 QFN이다.

저렴한 플라스틱 제조 QFN은 보통 최대 2–3 GHz의 애플리케이션으로 제한된다.보통 플라스틱 화합물과 구리 납골조 2부분만으로 구성되며 뚜껑이 함께 오지 않는다.

이와는 대조적으로 공기 캐빌리티 QFN은 보통 구리 납골조, 플라스틱으로 된 차체(개방 및 밀봉되지 않음), 세라믹 또는 플라스틱 뚜껑의 세 부분으로 구성된다.그것은 보통 그것의 구조 때문에 더 비싸고 20–25 GHz까지 마이크로파 어플리케이션에 사용될 수 있다.

QFN 패키지는 단일 줄의 접점 또는 이중 줄의 접점을 가질 수 있다.

이점

이 패키지는 납 인덕턴스 감소, 소형의 "근접 칩 스케일" 설치 공간, 얇은 프로필, 저중량 등 다양한 이점을 제공한다.주변 I/O 패드도 사용해 PCB 추적 경로를 용이하게 하며, 노출된 구리 다이패드 기술은 열과 전기 성능이 우수하다.이러한 특징들은 QFN을 크기, 중량, 열 및 전기 성능이 중요한 많은 새로운 용도에 이상적인 선택으로 만든다.

설계, 제조 및 안정성 문제

향상된 포장 기술 및 부품 소형화는 종종 새로운 또는 예상치 못한 설계, 제조 및 신뢰성 문제로 이어질 수 있다.QFN 패키지의 경우, 특히 신규 비소비자 전자 OEM의 채택에 관한 한 그러하다.

설계 및 제조

주요 QFN 설계 고려사항으로는 패드와 스텐실 설계가 있다.본드 패드 설계의 경우, 솔더 마스크 정의(SMD) 또는 비솔더 마스크 정의(NSMD)의 두 가지 접근방식을 취할 수 있다. 솔더가 구리 패드의 상단 및 측면에 모두 결합할 수 있기 때문에 NSMD 접근방식은 일반적으로 보다 신뢰할 수 있는 접합부로 이어진다.[4]구리 식각 공정도 일반적으로 솔더 마스킹 공정보다 제어가 철저해 이음매가 더욱 일치한다.[5]이는 조인트의 열적 및 전기적 성능에 영향을 미칠 가능성이 있으므로 패키지 제조업체에 최적의 성능 매개변수를 문의하는 것이 유용할 수 있다.SMD 패드를 사용하여 땜납 브리징 가능성을 줄일 수 있지만, 이는 조인트의 전반적인 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다.스텐실 설계는 QFN 설계 프로세스의 또 다른 핵심 매개변수다.적절한 개구부 설계와 스텐실 두께는 적절한 두께로 보다 일관된 관절(즉, 최소 배뇨, 아웃가싱, 부유 부품)을 생성하도록 도와 신뢰성이 향상될 수 있다.[6]

제조업 쪽에서도 쟁점이 있다.대형 QFN 구성 요소의 경우 솔더 리플로우 중 수분 흡수가 문제가 될 수 있다.포장에 많은 양의 습기가 흡수될 경우 리플로우 중에 가열하면 과도한 구성 요소 전쟁 페이지가 발생할 수 있다.이는 종종 부품의 모서리가 인쇄 회로 기판에서 들어올려 부적절한 접합 형성을 야기한다.리플로우 중 전장 문제의 위험을 줄이려면 수분 민감도 수준이 3 이상이어야 한다.[7]QFN 제조와 관련된 몇 가지 다른 문제로는 중심 열패드 아래에 과도한 솔더 페이스트로 인한 부분 부동, 대형 솔더 배뇨, 불량한 재작업 가능 특성, 솔더 리플로우 프로필 최적화 등이 있다.[8]

신뢰성.

부품 패키징은 종종 자동차, 항공과 같은 더 높은 신뢰도 산업에 대한 고려가 덜한 가전제품 시장에 의해 주도된다.따라서 QFN과 같은 구성요소 패키지 제품군을 높은 신뢰성 환경에 통합하는 것은 어려울 수 있다.QFN 구성품은 솔더 피로 문제, 특히 열 순환으로 인한 열역학 피로에 취약한 것으로 알려져 있다.QFN 패키지의 교착 상태가 현저히 낮으면 리드 패키지에 비해 열팽창 계수(CTE) 불일치로 인한 열역학 변종이 증가할 수 있다.예를 들어, -40 °C에서 125 °C 사이의 가속화된 열 순환 조건에서 다양한 쿼드 플랫 패키지(QFP) 구성 요소는 10,000 사이클 이상 지속될 수 있는 반면 QFN 구성 요소는 약 1,000-3,000 사이클에서 고장나는 경향이 있다.[7]

과거에 신뢰성 시험은 주로 JEDEC에 의해 수행되었지만,[9][10][11][12] 주로 다이와 1단계 상호 연결에 초점을 맞추었다.IPC-9071A는[13] 2단계 인터커넥트(즉, PCB 기질에 대한 패키지)에 초점을 맞춰 이 문제를 해결하려고 시도했다.이 표준의 과제는 이를 응용 프로그램별 문제로 보는 경향이 있는 부품 제조업체보다 OEM 업체들에 의해 더 많이 채택되었다는 것이다.그 결과 다양한 QFN 패키지 변종 전체에 걸쳐 신뢰성 및 땜납 피로 거동의 특성을 나타내기 위해 많은 실험 테스트와 유한 요소 분석이 수행되었다.[14][15][16][17][18][19][20]

세레브레니 외 연구진은 열 순환 시 신뢰도 QFN 솔더 조인트를 평가하기 위한 반분석적 모델을 제안했다.[21]이 모델은 QFN 패키지에 대한 효과적인 기계적 특성을 생성하며, Chen과 Nelson이 제안한 모델을 사용하여 전단 응력과 스트레인을 계산한다.[22]그런 다음 이러한 값에서 소멸된 변형률 에너지 밀도를 결정하고 2-모수 Weibull 곡선을 사용하여 특성 사이클에서 고장까지의 주기를 예측하는 데 사용된다.

다른 패키지와 비교

QFN 패키지는 쿼드 플랫 패키지와 유사하지만 리드선은 패키지 측면에서 확장되지 않는다.따라서 QFN 패키지를 손으로 솔더하거나 솔더 접합부의 품질 또는 프로브 리드를 검사하는 것은 어렵다.

변형

제조사마다 다른 명칭을 사용한다: ML(마이크로 리드프레임) 대 FN(플랫 노 리드) 대 FN(플랫 노 리드)이며, 또한 4면(쿼드) 및 2면(이중)에 패드가 있는 버전도 있으며, 두께는 일반 패키지의 경우 0.9–1.0mm, 매우 얇은 패키지의 경우 0.4mm이다.약어에는 다음이 포함된다.

패키지 제조사
DFN 듀얼 플랫 무리드 패키지 아트멜
DQFN 듀얼 쿼드 플랫 무리드 패키지 아트멜
cDFN 아이씨하우스
TDFN 얇은 듀얼 플랫 노 리드 패키지
UTDFN 초박형 듀얼 플랫 노 리드 패키지
XDFN 극도로 얇은 듀얼 플랫 노 리드 패키지
QFN 쿼드 플랫 무리드 패키지 암코르 테크놀로지
QFN-TEP 4중 플랫 노 리드 패키지(상단 패드 포함)
TQFN 얇은 쿼드 플랫 무리드 패키지
LLP 납이 없는 리드프레임 패키지 내셔널 반도체
LPCC 납이 없는 플라스틱 칩 캐리어 ASAT 홀딩스
MLF 마이크로 리드프레임 암코르 테크놀러지와 아트멜
MLPD 마이크로 리드프레임 패키지 듀얼
MLPM 마이크로 리드프레임 패키지 마이크로
MLPQ 마이크로 리드프레임 패키지 쿼드
DRMLF 이중 행 마이크로 리드프레임 패키지 암코르 테크놀로지
VQFN/WQFN 매우 얇은 쿼드 플랫 노 리드 Texas Instruments 및 기타(Atmel
UDFN 울트라 듀얼 플랫 노 리드 마이크로칩 테크놀로지
UQFN 울트라틴 쿼드 플랫 리드 없음 텍사스 인스트루먼트와 마이크로칩 기술
마이크로 리드 프레임 패키지

마이크로 리드 프레임 패키지(MLP)는 통합 회로 QFN 패키지로, 표면 장착 전자 회로 설계에 사용된다.MLPQ(Q는 쿼드), MLPM(M은 마이크로), MLPD(D는 듀얼) 등 3가지 버전으로 출시된다.이 패키지는 일반적으로 열 성능을 개선하기 위해 노출된 다이 부착 패드가 있다.이 패키지는 건설 중인 칩스케일 패키지(CSP)와 비슷하다.MLPD는 소선 집적회로(SOIC) 패키지에 대한 설치 공간 호환 대체 기능을 제공하도록 설계되어 있다.

마이크로 리드프레임(MLF)은 구리 리드프레임 기질이 있는 CSP 플라스틱 캡슐화 패키지다.이 패키지는 포장 하단에 있는 경계 착륙선을 사용하여 인쇄 회로 기판에 전기적 접촉을 제공한다.다이 부착 패들은 회로 기판에 직접 납땜되었을 때 효율적인 열 경로를 제공하기 위해 포장 표면 하단에 노출된다.이것은 또한 다운 본드를 사용하거나 전도성 다이 부착 재료를 통한 전기 연결로 안정적인 접지를 가능하게 한다.

고밀도 연결을 허용하는 보다 최근의 설계 변화는 DRMLF(Dual Row Micro Lead Frame) 패키지다.최대 164개의 I/O가 필요한 장치에 대해 두 줄의 토지를 가진 MLF 패키지 입니다.대표적인 애플리케이션으로는 하드 디스크 드라이브, USB 컨트롤러, 무선 LAN 등이 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Design requirements for outlines of solid state and related products, JEDEC PUBLICATION 95, DESIGN GUIDE 4.23
  2. ^ 보니 C.베이커, 소형 패키지 = 더 큰 열적 도전, 마이크로칩 테크놀로지 Inc.
  3. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2006-08-28. Retrieved 2008-09-26.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  4. ^ http://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Manufacturing-and-Reliability-Challenges-With-QFN.pdf?t=1503583170559[bare URL PDF]
  5. ^ https://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/130006-qfn-an[bare URL PDF]
  6. ^ http://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/Understanding-Criticality-of-Stencil-Aperture-Design-and-Implementation-QFN-Package.pdf[bare URL PDF]
  7. ^ a b http://www.dfrsolutions.com/hubfs/Resources/services/The-Reliability-Challenges-of-QFN-Packaging.pdf?t=1502980151115[bare URL PDF]
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  9. ^ JEDEC JESD22-A104D, 2005년 5월 템퍼레이션 사이클링
  10. ^ JEDEC JESD22-A105C, 2011년 1월, 전원 및 온도 사이클링
  11. ^ JEDEC JESD22-A106B, 2004년 6월, 열 충격
  12. ^ JEDEC JESD22B113, 2006년 3월, 핸드헬드 전자제품 부품의 상호연결 신뢰성 특성화를 위한 보드 레벨 사이클링 벤드 시험 방법
  13. ^ IPC IPC-9701A, 2006년 2월, 표면 마운트 솔더 부착장치의 성능시험 방법 및 자격요건
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외부 링크