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摘 要
QFN（Quad Flat No-lead Package，方形扁平无引脚封装）是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴的表面贴装芯片封装技术。由于底部中央大暴露的焊盘被焊接到PCB的散热焊盘上，使得QFN具有极佳的电和热性能。QFN封装尺寸较小，在焊接方面有许多需要特别注意的事项。本文介绍了QFN的特点、分类、工艺要点和返修。
关键词：方形扁平无引脚封装；印制线路板；焊盘；网板；焊点
1 前言
近几年来，QFN封装（Quad Flat No-lead，方形扁平无引脚封装）具有良好的电和热性能、体积小、重量轻，其应用正在快速增长。采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装（Micro Lead Frame─微引线框架），QFN封装和CSP（Chip Size Package，芯片尺寸封装）有些相似，但组件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、经过回流焊形成的焊点来实现的，对PCB焊盘设计和表面贴装工艺提出了一些新的要求。印刷网板设计、焊后检查、返修等都是表面贴装过程中所应该关注的。本文针对上述各方面要求和影响进行探讨，对PCB焊盘设计、网板设计、检测和返修作详细地介绍。
图1、焊接于PCB热焊盘QFN封装焊接
2 QFN封装的特点
QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露的焊盘，具有导热的作用，在大焊盘的封装外围有实现电气连接的导电焊盘。由于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP封装那样具有鸥翼状引线，内部引脚与焊盘之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很低，所以，它能提供卓越的电性能。此外，它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能，该焊盘具有直接散热的通道，用于释放封装内的热量。通常，将散热焊盘直接焊接在电路板上，并且PCB中的散热过孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中，从而吸收多余的热量。图1所示是这种采用PCB焊接的外露散热焊盘的QFN封装。由于体积小、重量轻，加上杰出的电性能和热性能，这种封装特别适合任何一个对尺寸、重量和性能都有要求的应用。我们以32引脚的QFN与传统的28引脚 的PLCC封装比较为例，面积（5mm×5mm）缩小了84%，厚度（0.9mm）降低了80%，重量（0.06g）减轻了95%，电子封装寄生效应也降低了50%，所以，非常适合应用在手机、数码相机、PDA以及其它便携式小型电子设备的高密度印刷电路板上。
QFN的主要特点有：
● 表面贴装封装
● 无引脚焊盘设计占有更小的PCB面积
● 组件非常薄（<1mm），可满足对空间有严格要求的应用
● 非常低的阻抗、自感，可满足高速或者微波的应用
● 具有优异的热性能，主要是因为底部有大面积散热焊盘
● 重量轻，适合便携式应用
● 无引脚设计
QFN导电焊盘有两种类型：全引脚封装（Full Connecting Bar，简称FCB，也称为Full lead packages）和引脚缩回封装（Half Etch Connecting Bar，简称HECB，也称为Lead Pullback packages）。全引脚封装为整个引脚厚度可从器件的四边观察到。引脚缩回封装具有底部半蚀刻引脚结构，引脚厚度只有一半暴露在封装的四边，而引脚的底部被蚀刻掉，被一种塑料混合物充填。图2是从各个角度显示的QFN全引脚和引脚缩回封装的示意图。
3 PCB焊盘设计
目前PCB的设计，一般是根据企业内部指定的标准或遵循的工艺标准（如IPC-SM-782）进行的。由于QFN是一个全新的封装类型，印制板焊盘设计的工业标准或指导书还没有制定出来，况且，焊盘设计完成后，还需要通过一些试验来验证。当然，在充分考虑组件底部的散热焊盘，以及引脚和封装的公差等各种其它因素的情况下，仍然可以参考IPC的方法来制定设计原则。
QFN的焊盘设计主要有三个方面：
1. 周边引脚的焊盘设计；
2.中间热焊盘及过孔的设计；
3. 对于PCB阻焊层结构的考虑。
3.1 周边引脚的焊盘设计
尽管在HECB设计中，引脚被拉回，对于这种封装，PCB的焊盘可采用与全引脚封装一样的设计，周边引脚的焊盘设计尺寸如图3所示。在图中，尺寸Zmax为焊盘引脚外侧最大尺寸，Gmin是焊盘引脚内侧最小尺寸。D2t为散热焊盘尺寸。X、Y是焊盘的宽度和长度。
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