甚薄型QFN封裝技術(shù)

　　近年來，移動通信和移動計算領(lǐng)域的便攜式電子機器市場火爆，直接推動了小型封裝和高密度組裝技術(shù)的發(fā)展；同時，也對小型封裝技術(shù)提出一系列嚴格的要求，諸如，要求封裝外形尺寸盡量縮?。ㄓ绕涫欠庋b高度小于 1mm），封裝后的連接可靠性盡可能提高，適應(yīng)無鉛化焊接（保護環(huán)境）和力圖降低成本。如今的便攜式電子機器對器件封裝要求果真這樣嚴格嗎？其實，說不定你手里的第三代蜂窩電話手機已用到甚薄型 QFN 封裝結(jié)構(gòu)。這種手機上的顯示板采用電源 LSI 和數(shù)碼相機里電動機驅(qū)動用智能化功率LSI電路等的封裝，要求確實十分嚴格。幸好，這些電路器件使用的引出線并不多，否則幾乎難以實現(xiàn)

　　QFN封裝

　　QFN（Quad Flat No-leadPackage，方形扁平無引腳封裝），表面貼裝型封裝之一?，F(xiàn)在多稱為LCC。QFN 是日本電子機械工業(yè) 會規(guī)定的名稱。封裝四側(cè)配置有電極觸點，由于無引腳，貼裝占有面積比QFP 小，高度 比QFP 低。但是，當(dāng)印刷基板與封裝之間產(chǎn)生應(yīng)力時，在電極接觸處就不能得到緩解。因此電 極觸點 難于作到QFP 的引腳那樣多，一般從14 到100 左右。 材料有陶瓷和塑料兩種。當(dāng)有LCC 標記時基本上都是陶瓷QFN。電極觸點中心距1.27mm。塑料QFN 是以玻璃環(huán)氧樹脂印刷基板基材的一種低成本封裝。電極觸點中心距除1.27mm 外， 還有0.65mm 和0.5mm 兩種。這種封裝也稱為塑料LCC、PCLC、P-LCC 等。

　　封裝結(jié)構(gòu)選擇

　　小型化封裝結(jié)構(gòu)現(xiàn)已有很多種，如球柵陣列 BGB 封裝等，但是，其內(nèi)部的布線基板成本高，遠不如 QFP 可實現(xiàn)低成本化。然而，現(xiàn)行的 QFP 結(jié)構(gòu)內(nèi)部引出的引線呈羽翼狀扇出，占用較大裝配面積（手機內(nèi)裝配面積十分有限），不能滿足要求。2000年JEDEC制定出一種改進型規(guī)格，叫作QFN（Quad Flat NonLeaded Package）。顧名思義，QFN 把QFP 扇出的引出線折回到封裝底部（變成條狀接觸線），故可節(jié)省裝配面積，進一步實現(xiàn)小型化。

　　NEC 公司半導(dǎo)體事業(yè)部的技術(shù)人員根據(jù)QFN標準規(guī)格，開發(fā)出塑料（plastic）的 QFN 結(jié)構(gòu)，其厚度甚?。╲ery verythin=W）、簡稱 P-WQFN 封裝結(jié)構(gòu)。該封裝結(jié)的投影圖如圖1所示，其外觀如照片所示，P-WQFN 封裝系列詳見表 1。

　　從圖 2 所示的 P-WQFN 封裝的斷面結(jié)構(gòu)圖中可以了解其制造工藝的概況，它是模鑄樹脂把已壓焊好引線的芯片澆鑄在樹脂里固定，由底部露出的電路引出線里的表面底部（焊盤）上有金屬鍍層，便于回流焊接。因為要求實現(xiàn)無鉛焊接，故引出線露出部分的鍍層不是利用 SnPb 合金而是 Sn-Bi 合金。

　　P-WQFN 封裝性能

　　首先，P-WQFN 封裝在組裝過程中表現(xiàn)出良好的耐熱性能。因為，在原材料和結(jié)構(gòu)的選擇階段就充分考慮到可耐受260℃（最高）回流焊的高溫工藝流程、P-WQFN 封裝在整機裝配時能順利地通過260℃的回流焊接過程（回流焊接規(guī)程中規(guī)定260℃高溫加工時間不大于10秒，220℃高溫處理時間不超過60秒）。特別應(yīng)當(dāng)指出，P-WQFN 封裝之所以能表現(xiàn)出良好的耐熱性能，關(guān)鍵在于設(shè)計時已選定IC芯片和引線框之間粘合用的特殊耐高溫樹脂和引線框基盤裸露在粘合用塑料的表面之上，從而防止形變產(chǎn)生斷裂（可防止在高溫回流焊時因熱應(yīng)力而斷裂與剝離）。另外，PWQFN 底面上露出的引線焊盤表面有 SnBi鍍層，它和回流焊用的焊料（Sn-3Ag-0.5Cu）能在回流焊過程中實現(xiàn)牢固焊接。

　　其次，P-WQFN 封裝在整機裝配（手機、數(shù)碼相機等）后，表現(xiàn)出很好的可靠性。為證實這一點，在商品化之前可根據(jù)手機和數(shù)碼相機等裝配應(yīng)用進行一系列的可靠性測試。例如，9mm/64線P-WQFN封裝即將商品化，它已經(jīng)成功地通過可靠性測試。其可靠性測試內(nèi)容包括很多項，諸如度循環(huán)、彎曲和加壓等；若一定量樣品在可靠性測試中無一損壞，即可通過可靠性測試關(guān)卡。例如，對5 個9mm/64線P-WQFN封裝進行跌落測試，從100cm高度自由落下（包括 P-WQFN 的 X、Y 和Z各面分別著地兩次，均未發(fā)現(xiàn)損壞；其它各項測試結(jié)果也都無損壞。9mm/64線P-WQFN 封裝商品化在即，7mm/48 線PWQFN 早已實現(xiàn)商品化。

　　小結(jié)

　　P-WQFN封裝是定位于手機和數(shù)碼相機等便攜機器市場的封裝產(chǎn)品，由于它能滿足這一應(yīng)用領(lǐng)域的嚴格要求，今后必將取代這一領(lǐng)域的QFP/SOP 等陳舊式封裝。特別是適用于無鉛焊接口藝，符合環(huán)境保護要求。