QFN封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法與流程
2023-07-01 08:40:07 1
qfn封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法
技術領域
1.本發明屬於電子裝聯技術領域，具體涉及一種qfn封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法。
背景技術：
2.當前的產品設計趨於小型化、輕量化，產品內部印製板組裝件相應的高密度及高集成，板上元器件尺寸也越來越小，qfn封裝元器件的傳統形式為底部方形接地焊盤，四邊為i/o焊盤。隨著器件內部設計需要，底部焊盤選用非方形的異形。元器件的外形尺寸微小導致點位間的距離極近，鋼網設計開孔若與物料焊盤按照比例1：1設計，時常發生由於器件貼片擠壓錫膏外溢，產品焊接完成後焊點橋連；又或者為了避免焊錫膏過多減薄鋼網厚度，導致錫量不夠的虛接問題。
技術實現要素：
3.(一)要解決的技術問題
4.本發明要解決的技術問題是：如何提供一種qfn封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法，以實現qfn封裝底部異形焊盤的器件電子裝聯可靠。
5.(二)技術方案
6.為了解決上述技術問題，本發明提供了一種qfn封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法，包括以下步驟：
7.建立qfn封裝元器件底部異形焊盤形態庫；
8.基於qfn封裝元器件底部異形焊盤形態庫識別qfn封裝元器件底部異形焊盤形態，進行鋼網網框尺寸、鋼網厚度、鋼網開口尺寸和形狀設計。
9.優選地，鋼網材質為不鏽鋼，採用雷射切割方法製作。
10.優選地，鋼網設計為均勻並排開圓孔或者三角孔。
11.優選地，整板鋼網的厚度根據印製板組裝件密度、元器件大小、引線間距進行確定。
12.優選地，對於底部焊盤呈分散狀，焊盤尺寸小於預設值，且與四邊點位距離小於預設值的qfn封裝元器件，鋼網選擇厚度為0.12mm；
13.對於底部焊盤呈兩圈或多圈分布的qfn封裝元器件，鋼網選擇厚度為0.08mm；
14.對於底部分布多個焊盤，且一個或幾個焊盤與其他焊盤尺寸差異大於預設值的qfn封裝元器件，鋼網厚度選擇為0.08mm；
15.優選地，返修鋼網的厚度選擇為0.10mm～0.15mm。
16.優選地，鋼網開口尺寸和形狀按照以下要求設計：
17.對於底部焊盤呈分散狀，焊盤尺寸小於預設值，且與四邊點位距離小於預設值的qfn封裝元器件，鋼網開口面積佔焊盤面積的50％，開口位置遠離四邊i/o焊盤至少0.3mm，開口形狀為方形內倒r＝0.1mm圓角；
18.對於底部焊盤呈兩圈或多圈分布的qfn封裝元器件，鋼網開口與焊盤面積比1：1，開口形狀為邊緣倒r＝2mm圓角，當焊盤面積超過3mm
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4mm時中間設計架橋，橋寬0.2mm～0.4mm；
19.對於底部分布多個焊盤，且一個或幾個焊盤與其他焊盤尺寸差異大於預設值的qfn封裝元器件，鋼網開口面積佔焊盤面積的60％，開口形狀為大焊盤開三角形開口，內倒r＝0.05mm圓角，小焊盤開口與焊盤1：1重合。
20.本發明還提供了一種利用所述方法設計得到的印刷鋼網。
21.本發明還提供了一種所述印刷鋼網的製作方法。
22.優選地，該方法包括以下步驟：gerber數據獲取、數據處理、雷射切割、打磨、張網、封膠和包裝。
23.(三)有益效果
24.本發明的一種qfn封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法，通過合理設計鋼網的厚度與開孔尺寸形態，能夠合理控制錫膏印刷量，提高貼裝及回流焊接質量，避免焊點橋連或虛焊，可以有效解決qfn封裝器件底部非常規焊盤(方形)的鋼網設計問題。
附圖說明
25.圖1為雷射切割鋼網製作工序流程圖；
26.圖2為印刷鋼網整板網框尺寸設計圖；
27.圖3為底部焊盤呈分散狀，焊盤尺寸較小，且與四邊點位距離較近的qfn封裝元器件鋼網開口設計尺寸示意圖；
28.圖4為底部焊盤呈兩圈或多圈分布的qfn封裝元器件鋼網開口設計尺寸示意圖；
29.圖5為底部分布多個焊盤，且一個或幾個焊盤與其他焊盤尺寸差異較大的qfn封裝元器件鋼網開口設計尺寸示意圖。
具體實施方式
30.為使本發明的目的、內容和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。
31.鋼網設計是將焊錫膏準確刷塗在印製板上的重要環節，鋼網設計中的重要參數分別為鋼網厚度、鋼網開口面積和厚度、鋼網開口形狀等。一般情況下都滿足焊盤開口面積比大於0.66，寬厚比大於1.5的原則。這些因素都會影響焊錫膏的刷塗量，焊膏量過多易發生焊錫外溢形成錫珠等多餘物或者焊點橋連等現象，焊膏量過少易發生錫量不足導致的虛焊，所以鋼網設計的合理性直接影響焊膏印刷的質量，間接影響焊接質量。當遇到qfn封裝元器件為異形焊盤時按本發明中要求進行設計。
32.本發明提供的一種qfn封裝底部異形焊盤的印刷鋼網設計方法，包括鋼網設計步驟：1)建立qfn封裝元器件底部異形焊盤形態庫；2)基於qfn封裝元器件底部異形焊盤形態庫識別qfn封裝元器件底部異形焊盤形態，依據gerber數據(pcb焊盤尺寸、形狀和位置)，編制鋼網製作說明，內容包括：鋼網網框尺寸選擇、鋼網厚度、鋼網開口尺寸和形狀選擇。qfn封裝元器件外形尺寸通常較小，而底部焊盤形態不規則導致部分點位焊盤間距較近，pcba生產過程中發生多錫或少錫等問題。設計合理的鋼網厚度可有效控制錫膏厚度，控制錫膏
印刷量；設計鋼網開孔的方式及尺寸可以實現焊盤局部錫膏印刷，有效預防焊點虛焊或橋連問題的發生，保證焊接可靠性。
33.鋼網材質為不鏽鋼，採用雷射切割方法製作。參考圖1，雷射切割鋼網製作工序包括：gerber數據獲取、數據處理、雷射切割、打磨、張網、封膠和包裝。其中結合pcb的gerber數據和鋼網設計要求進行數據處理，為鋼網製作搭建條件。
34.鋼網分為整板鋼網和返修鋼網。
35.絲印機專用鋼網如圖2所示，網框尺寸一般為29inch
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29inch，圖形寬度不大於36mm。返修鋼網具體尺寸一般由封裝要求確定。
36.qfn封裝器件焊接後焊點高度一般在50μm～75μm，當qfn封裝元器件引腳間距≤0.5mm時使用0.12mm厚度的網板，但底部稍大焊盤網板開口尺寸可適當縮減5％～10％，以減少焊接橋連的發生。而對於底部焊盤與四周焊盤的面積差很大時，很難在回流焊接後保持相同的焊錫高度。如果底部焊盤錫膏覆蓋面積過大，容易產生空洞或飛濺錫珠等情況，嚴重時底部浮起引起四邊引腳虛焊。所以控制底部焊盤錫膏量並保持元器件貼裝平整度相當關鍵，一般錫膏覆蓋量為50％～80％，鋼網設計為均勻並排開圓孔或者三角孔。
37.整張鋼網的厚度應根據印製板組裝件密度、元器件大小、引線間距進行確定，本發明中涉及的尺寸厚度只針對qfn封裝器件鋼網厚度，如果和整張鋼網厚度不符，可以結合實際情況對器件設計階梯鋼網。具體地：
38.(1)對於底部焊盤呈分散狀，焊盤尺寸較小，且與四邊點位距離較近的qfn封裝元器件，鋼網選擇厚度為0.12mm，以避免由於開孔太小而導致錫量過少的問題。
39.(2)對於底部焊盤呈兩圈或多圈分布的qfn封裝元器件，鋼網選擇厚度為0.08mm，以避免由於貼片擠壓導致焊錫外溢。
40.(3)對於底部分布多個焊盤，且一個或幾個焊盤與其他焊盤尺寸差異較大的qfn封裝器件，鋼網厚度選擇為0.08mm。
41.返修鋼網的厚度選擇為0.10mm～0.15mm。
42.鋼網開口尺寸和形狀除一般要求外，應遵循以下要求：
43.(1)對於底部焊盤呈分散狀，焊盤尺寸較小，且與四邊點位距離較近的qfn封裝元器件，鋼網開口面積佔焊盤面積的50％，開口位置遠離四邊i/o焊盤至少0.3mm，開口形狀如圖3為方形內倒r＝0.1mm圓角。圖3所示異形焊盤形式，其封裝特點為底部焊點錯落排列且焊點間距近，鋼網設計時避免底部點位與周圍點位過近，造成連錫現象，首先將外側焊盤開孔向外平移，底部小焊盤開孔面積覆蓋焊盤的50％即可。
44.(2)對於底部焊盤呈兩圈或多圈分布的qfn封裝元器件，鋼網開口與焊盤面積比1：1，開口形狀如圖4邊緣倒r＝2mm圓角，當焊盤面積超過3mm
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4mm時需中間設計架橋，橋寬0.2mm～0.4mm。圖4所示異形焊盤形式，其特點為底部焊盤較大，且呈現兩圈或多圈分布。鋼網設計時防止焊盤較大而造成錫量過多，焊接後造成連錫或錫珠飛濺的問題，需要將鋼網開孔分區域製作，保證焊盤覆蓋100％。
45.(3)對於底部分布多個焊盤，且一個或幾個焊盤與其他焊盤尺寸差異較大的qfn封裝元器件，鋼網開口面積佔焊盤面積的60％，開口形狀如圖5大焊盤開三角形開口，內倒r＝0.05mm圓角，小焊盤開口與焊盤1：1重合。圖5所示異形焊盤形式，其特點為底部大焊盤和小焊盤差異過大，易造成器件貼裝不平，大焊盤將小焊盤抬高的問題，造成小焊盤虛焊。
46.鋼網開孔應按照實際器件尺寸制定，當qfn封裝元器件外形尺寸小於3mm
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3mm時，圖4～圖5所示開孔情況不再適用，容易影響鋼網印刷後脫模質量。
47.以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。