QFN/DFN封裝技術難點

一、焊接相關難點

1. 焊點觀察困難

• QFN/DFN封裝的焊點位于芯片底部，在焊接過程中很難直接觀察到焊點的形成情況。例如在再流焊接時，QFN周邊焊點先于熱沉焊盤熔化，聚集并將QFN暫時性地浮起，隨后熱沉焊盤上焊膏熔化并潤濕QFN熱沉焊盤表面，QFN又被拉下，這個過程稱為塌落。而這個過程難以直接監控，QFN尺寸越大，這個過程越明顯，并且再流焊接時間長短對焊接良率影響很大，同時還與熱沉焊盤上的焊膏覆蓋率、QFN的焊端表面處理、PCB的厚度等因素有關。

2. 焊接可靠性問題

• 接地失效風險：QFN芯片封裝結構特殊，在大規模生產中提升其焊接良率具有挑戰性。例如，由于其封裝結構可能導致接地連接不穩定，在一些電子產品中，如果接地不良會影響整個電路的正常運行，甚至可能造成設備故障。這種接地失效可能是由于焊膏的質量、焊接工藝參數（如溫度、時間等）或者PCB板的設計問題等多種因素引起的。

• 焊端燒毀現象：QFN這類封裝具有低的底部間隙（Stand - off），再流焊接時其底部的焊劑殘留物往往呈現“濕的”狀態，如果相鄰焊端間有高的偏壓，容易造成QFN器件在上電運行中出現焊端燒毀的現象。這對電子產品的安全性和穩定性構成威脅，并且在實際生產和使用過程中，很難完全避免這種高偏壓情況的出現，所以這是一個需要重點解決的焊接可靠性問題。

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二、封裝工藝難點

1. 側壁焊錫潤濕問題（針對QFN）

• 在汽車等對安全性和可靠性要求較高的行業中，使用QFN封裝時不太容易看到可焊接或外露引腳/端子，無法確認它們是否被成功地焊接在印刷電路板 (PCB)上。封裝邊緣有用于端子、暴露在外的覆銅，這些覆銅很容易被氧化，這使得側壁焊錫潤濕很困難。在使用QFN封裝時，側壁焊錫的覆蓋率在50 - 90%之間，這可能導致OEM產生額外成本，因為不正確組裝故障所產生的問題，連同組裝過程具有很明顯的糟糕焊點而產生的真正故障。并且使用X光機來檢查高質量、可靠焊點會進一步增加成本，或者根本就無法實現。

2. 尺寸與精度控制

• QFN/DFN封裝要滿足小型化、高密度封裝的要求，在制作過程中對于尺寸和精度的控制難度較大。例如，在基板制備過程中，需要選擇合適的基板材料并且進行精確的表面處理，如防焊處理等。如果尺寸偏差較大，可能會導致在后續與PCB板的焊接或者在整個電子設備中的安裝出現問題，影響產品的性能和可靠性。而且，DFN封裝的管腳分布在封裝體兩邊且整體外觀為矩形，QFN封裝的管腳分布在封裝體四邊且整體外觀為方形，這種管腳布局和外觀形狀的設計在制造過程中需要精準控制，以確保每個管腳的電氣連接性能和物理穩定性。

三、檢測與質量控制難點

1. 自動視覺檢查困難（針對QFN）

• 汽車行業要求原始設備制造商 (OEM) 執行100%的組裝后自動視覺檢查 (AVI)。但對于QFN封裝，由于其引腳不易觀察，難以通過自動視覺檢查來確保焊接質量。傳統的檢測方法難以對QFN封裝的焊點進行全面、準確的檢測，這就需要采用更先進的檢測技術或者對現有的檢測方法進行改進，以滿足對QFN封裝產品質量控制的要求。

2. 整體質量一致性保障

• 在大規模生產中，要確保QFN/DFN封裝的質量一致性是比較困難的。因為封裝過程涉及到多個工藝環節，如基板制備、芯片安裝、焊接等，每個環節中的微小差異都可能導致最終產品質量的波動。例如，不同批次的基板材料可能存在細微的性能差異，或者在焊接過程中，不同操作人員、不同設備的焊接參數可能存在一定的偏差，這些都會影響到QFN/DFN封裝產品的整體質量一致性。

芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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