PCBA の最適なパフォーマンスのための QFN コンポーネントのステンシル設計要件

QFN パッケージ

近年、優れた電気的および熱的性能、軽量、小型などの包括的な利点により、QFN (Quad Flat No-lead) パッケージ コンポーネントの幅広い用途が見られます。ノーリード パッケージの QFN コンポーネントは、リード間の低インダクタンスを特徴とするため、業界から多くの注目を集めています。 QFN パッケージ コンポーネントは、BGA (Ball Grid Array) パッケージ コンポーネントと同様のパッケージ形状を持つ正方形または長方形を特徴としています。 BGA とは異なり、QFN には底面にはんだボールがなく、他のコンポーネントとの電気的および機械的接続は、リフローはんだ付けによって生成されるはんだ接合によって実現されます。回路基板 (PCB)。

はんだペーストの印刷は、PCBA (プリント基板アセンブリ) プロセス中の非常に重要な段階であり、アセンブリの最終的な品質とパフォーマンスをさらに決定します。はんだペーストの印刷は、適切なステンシルを設計して使用しない限り、スムーズまたは正確に行うことはできません。そのため、この記事が生成されます。

ステンシル デザイン

はんだペースト印刷は、表面実装アセンブリ (SMA) および電子アセンブリ技術において非常に重要な役割を果たしているため、ステンシルによるはんだペースト印刷の品質は、表面実装電子/電気部品のはんだ付けの初回歩留まり (FTY) に直接関係しています。はんだ付け欠陥の 60% ～ 70% は、ステンシルを介して実行されるはんだペースト印刷の品質の低さに起因すると結論付けられています。したがって、ステンシル技術によるはんだペースト印刷に関するすべての側面を総合的に検討する必要があります。

ステンシルの設計に関して言えば、優れた開口部は、最適で信頼性の高いはんだ接合を保証する最初の要素です。

• ステンシル フレーム デザイン

通常、ステンシル フレームはアルミニウム合金製で、そのサイズはプリンターのパラメーターと互換性があります。自動製造では、ステンシルを生産ラインに投入し、ステンシルのサイズをプリンターで受け入れる必要があります。大きすぎても小さすぎてもスムーズな製造はできません。

• ステンシル ストレッチ デザイン

ストレッチとは、ステンレス製のステンシルプレートをフレームに貼り付けるプロセスを指します。ストレッチには通常、のりとアルミペーストテープが使用されます。アルミ合金枠とステンレス版の接合部に接着剤を塗布し、保護塗料を均一に削り取ります。ストレッチ プロセス中、はんだペースト印刷中に優れた平坦性とストレッチを保証するために、ステンレス ステンシル プレートとフレームの間に 25mm ～ 50mm の内部距離を残す必要があります。新しく製造されたステンシルは、1 センチメートルあたり 40 ～ 50N の範囲の張力を維持する必要があります。

• ステンシル基準マークのデザイン

ステンシルに基準マークを含める必要があるため、自動製造ライン中にプリンターで自動位置決めを実行する必要があります。基準マークの設計は、PCB のガーバー ファイルのマークの寸法に基づいており、開口部は 1:1 の比率で設定され、ステンシルの裏面にエッチングが施されています。一般的に言えば、ステンシルには少なくとも 2 つの基準マークが 2 つの反対側の角度で必要です。

• QFN コンポーネント周辺の I/O パッドのステンシル デザイン

ステンシルの開口部のサイズは周辺 I/O パッドのサイズと同等である必要があり、そのような開口部のサイズは、パッド周辺のリフローはんだ付け後に 50 ～ 75μm のはんだペーストの高さではんだ接合を確実に形成できるようにします。細線 QFN コンポーネント、特に I/O ピッチが 0.4mm 未満のものに関しては、周囲の I/O パッド間のブリッジングを避けるために、ステンシルの開口部の幅を PCB パッドよりも少し小さくする必要があります。ステンシルの幅と厚さの開口率 (W/T) は 1.5 以上である必要があります。

• QFN コンポーネントの中央放熱パッドのステンシル設計

熱放散開口部の設計に不適切な中央パッドは、あらゆる種類の欠陥を引き起こします。 QFN コンポーネントがリフローはんだ付けされると、大きなパッド上のはんだペーストが融解したフラックスで溶けて空気が流れ込み、エア ホール、ピンホール、はんだ飛散、はんだボールなどの問題が発生します。これらの問題を完全になくすことはほとんど不可能ですが、何らかの対策を講じることで悪影響を減らすことができます。たとえば、大きな開口部の代わりに、複数の小さなメッシュ開口部アレイがピックアップされます。各小さな開口部の形状は、中央の放熱用のパッドの 50% から 80% がはんだペーストで覆われている限り、円形でも正方形でもかまいません。これにより、50 から 75 μm のはんだペーストの高さが確保されます。

• ステンシル カテゴリとステンシルの厚さ

ステンシルの素材はステンレス、エッチング方法はレーザーカットが推奨されています。穴壁に電解研磨を施すことで、穴壁が滑らかになり、摩擦が減り、はんだペーストの脱型や成形に有利になります。

ステンシルの厚さは、PCB に印刷されるはんだペーストの量に決定的な役割を果たします。はんだペーストが多すぎても少なすぎても、リフローはんだ付け時に不良が発生します。はんだペーストが多すぎるとブリッジが発生する傾向があり、はんだペーストが少なすぎるとオープンはんだが発生する傾向があります。細線 QFN コンポーネント (ピッチは 0.4mm 下) は厚さが 0.12mm から 0.13mm の範囲のステンシルに依存し、間隔の広い QFN コンポーネント (ピッチは上に 0.4mm) は範囲内の厚さのステンシルに依存することが示唆されています。 0.15mm から 0.2mm まで。

• ステンシル検査

ステンシルは、次の検査項目を使用して、本格的な SMT アセンブリの前に慎重に検査する必要があります。
a.
b. ストレッチの平坦性を検査し、開口部がステンシルの中心にあることを確認するために、目視検査を行う必要があります。
b.ステンシルの開口部の位置が PCB パッドと互換性があることを確認するために、目視検査を行う必要があります。
c.
d.ステンシルの開口寸法(長さ、幅)を検査する。
開口孔壁とステンシル表面の平滑度を顕微鏡で検査する。
e.
f. テンシオメーターを活用してステンシルの張力を測定する。ステンシルの厚さは、はんだペーストの印刷結果によって検証する必要があります。

オンラインで PCBCart から高品質のステンシルを注文

PCBCart は、高品質で費用対効果の高いステンレス ステンシルをお客様に提供し、最終製品の高い信頼性と機能性に貢献します。ユーザーフレンドリーなステンシルのオンライン見積もりと注文システムがあり、いくつかのパラメーターを入力してステンシルに関する見積もりを簡単に作成し、すべてを確認してから直接注文できます。

役立つリソース:
• PCBCart はレーザー ステンシルを提供しています。ステンシルを単独で購入するか、PCB と一緒に購入
• PCBCart は、IPC クラス 3 規格に準拠した PCB を製造します
• PCBCart の特徴 高度な PCB アセンブリ サービス – 複数の付加価値オプション
• PCBCart からの部品調達サービス – いいえ偽造電子部品
• 効率的でスムーズな PCB 製造のためのファイル要件