QFP versus QFN

Introductie

Als je momenteel werkt met oppervlaktemontagecomponenten voor geïntegreerde schakelingen (IC's) op printplaten , dan zijn QFN en QFP je waarschijnlijk wel bekend.

Het kan echter zijn dat u hier bent omdat u in de war bent over hun mogelijkheden en verschillen. Daarom hebben we een grondig onderscheid gemaakt tussen de QFN en de QFP.

Al uw vragen over het Quad Flat Package (QFP) en Quad Flat No-Lead Package (QFN) komen in dit artikel aan de orde, inclusief hun definitie, werkingsprincipe, voordelen, verschillende classificaties en hun kritische verschillen ten opzichte van elkaar.

Daarom raden we aan om het artikel aan het einde af te ronden om zorgvuldig tussen deze twee pakketten te kiezen; we helpen u bij het kiezen van de meest geschikte voor uw toepassingen!

Inleiding tot QFP versus QFN

Wat is QFN?

Een andere benaming voor QFN is Quad Flat No-Lead Package. Zoals de naam al aangeeft, bevat deze behuizing geen looddraad. Het ontwerp is compact en de warmteafvoer is gemiddeld.

Bovendien vereist het integratieproces Surface Mount Technology (SMT) om het succesvol in een apparaat te kunnen toepassen. Qua functionaliteit is het vergelijkbaar met andere IC-pakketten; het fungeert als een brug om de siliciumchip via de printplaat-IC te verbinden.

Wat betreft zijn eigenschappen, de QFN is gemaakt van een halogeenvrij en loodvrij materiaal. Bovendien kan de zithoogte variëren van 0.35 mm tot 2.10 mm als maximale waarde. Er wordt echter aangeraden om voor de traditionele waarde van 0.85 mm te gaan om optimale resultaten te bereiken.

Bovendien voldoet de QFN volledig aan RoHS, ELV en REACH; ze zijn dus veilig voor alle milieudoeleinden. Wat de eindbeplating betreft, deze bestaat voornamelijk uit nikkel, palladium, goud en tin (Ni-Pd-A en Sn).

Diepgaand begrip van het QFN-pakket

Voordelen van QFN-pakketten

Om iemands keuzes tussen het QFN en het QFP te beperken, hebben we de voordelen opgesomd die men zou kunnen halen uit het QFN-pakket. Verder zal het hebben van de kennis van zijn capaciteiten ervoor zorgen dat u het pakket veel beter begrijpt en beoordeelt of ze geschikt zijn voor de door u gewenste doeleinden en toepassingen.

• Omdat QFN's compact zijn ontworpen, zijn ze licht van gewicht en eenvoudig te hanteren.
• De QFN wordt geleverd met zowel kleine voetafdrukfactoren als slanke profielen.
• De lijmstrengen die de matrijs en de structuur met elkaar verbinden, zijn slechts enkele centimeters lang.
• De QFN heeft een lage loodinductie.
• Als de toepassing een efficiënte warmteafvoer vereist, dan is de QFN de perfecte optie.
• Wat de kosten betreft, het is goedkoop en zeer toegankelijk voor iedereen.

Verschillende soorten QFN-pakketten

De QFN-pakketten zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, zoals aangegeven. Hieronder worden ze allemaal besproken.

Kunststof gegoten

De plastic gegoten versie van QFN-pakketten is de goedkoopste van de verschillende varianten. Er zitten echter geen deksels op en het bestaat alleen uit een kunststof composiet en een koperen loodstructuur. Wat de werkingsmogelijkheden betreft, kan het goed presteren in frequenties die variëren van twee (2) tot drie (3) GHz. Als het project de limiet overschrijdt, kan het zijn dat het niet vlekkeloos functioneert.

De luchtholte QFN

De Air Cavity QFN, zoals de naam al doet vermoeden, bevat lucht in de behuizing. Hierdoor kan hij duurder zijn dan andere QFN-varianten. Gezien het feit dat hij werkt tussen de 20 en 25 GHz, is de prijs echter gerechtvaardigd. Verder bestaat hij uit een koper-loodstructuur, keramische loodgeleiders en een kunststof basis die met of zonder behuizing wordt geleverd.

Bevochtigbare flanken QFN

Elk platform van deze flanken is verhoogd om de kleverige nattigheid weer te geven. Om te bepalen of de pads goed op de printplaat zitten, kan men ze nauwkeurig onderzoeken.

De ponstype QFN

De gevormde module is opgenomen in één gietproces in dergelijke QFN's en de kamer wordt gedeeld door een ponsgereedschap, vandaar de term. Omgekeerd kan deze techniek ook gebruikt worden om de QFN om te vormen tot een op zichzelf staand product.

Het gezaagde type QFN

Dit pakket maakt voornamelijk gebruik van het MAP of ook wel bekend als Mold Array Process, waarbij één groot pakket wordt opgedeeld in talloze kleine stukjes en daarna gesorteerd.

Flipchip QFN

De siliciumchip en het frame met koperdraad zijn met elkaar verbonden met behulp van flip-chip QFN-technologie, zoals de naam al aangeeft. Deze techniek is geschikt voor elektronische toepassingen omdat het de huidige koppeling tussen beide sneller maakt.

Draadverbinding QFN

Zoals de naam al aangeeft, maakt de Wire Bond QFN gebruik van kabels om de terminalchip op de printplaat te verbinden met andere componenten extern; hij kan rechtstreeks worden aangesloten op een IC , een printplaatspoor en zelfs een halfgeleider.

Wat is QFP?

Een ander type IC-pakket voor opbouwmontage, de QFP, ook wel het Quad Flat-pakket genoemd, is identiek aan de QFN. Met een specifiek doel hebben ze echter algemeen de voorkeur in toepassingen die te maken hebben met grootschalige geïntegreerde schakelingen (IC).

Qua afmetingen is de QFP klein, waardoor hij ideaal is voor hoogfrequente toepassingen. De materialen waaruit hij is gemaakt, zijn keramiek, metaal en kunststof. In tegenstelling tot de QFN is hij echter niet loodvrij.

Desalniettemin staat het nog steeds op de eerste plaats wat betreft kwantiteit, aangezien het een plastic verpakking is; daarom geven veel industrieën de voorkeur aan dit pakket boven de QFN. Verder kan het in twee vormvariaties komen, vierkant en rechthoekig. Ze verschillen alleen qua pinplaatsing aan elke kant; het vierkant heeft aan elke kant een gelijk aantal pinnen, terwijl de rechthoek aan elke kant een verschillend aantal pinnen heeft vanwege de verschillende lengtes.

Diepgaand begrip van het QFP-pakket

Voor- en nadelen van QFP-pakketten

Aangezien we de voordelen van het QFN-pakket al kennen, is dit het perfecte moment om de voordelen en beperkingen van het QFP-pakket te bespreken om de keuzes die men moet maken verder te verfijnen. We hebben de voor- en nadelen in deze sectie verzameld om QFP volledig te begrijpen.

Voordelen

• Het maakt gebruik van geavanceerde techniek.
• Het kan poorten gebruiken.
• In tegenstelling tot rechthoekige QFP-pakketten kunnen vierkante QFP-pakketten meer pinnen bevatten.

Nadelen

• Het heeft slechts 500 MHz input-output capaciteit.
• Zijn chips hebben onvoldoende geavanceerde input/output.
• Omdat er meer pinnen op vierkante verpakkingen zitten, zijn ze dunner.

Verschillende soorten QFP-pakketten

Zoals eerder opgemerkt, zijn er heel veel verschillende QFP-pakketten. Van elk volgt een bespreking.

Bumper-QFP

Dit pakket heeft beschermingsaanhangsels aan alle vier de randen om oppervlaktedefecten aan de snoeren te voorkomen voorafgaand aan de montage. Vanwege hun fijne steek kan bijna geen van deze loodconnectoren worden gedraaid om ze te herstellen nadat ze zijn vervormd of vernietigd.

Bumper Quad Flat Pack met Heat Spreaders

Er wordt aangenomen dat deze variatie een verbeterde versie is van de BQFP; echter met een extra warmteverspreider erop die een snelle dissipatie mogelijk maakt, zelfs bij blootstelling aan hoge vermogensniveaus.

Keramiek QFP

Zoals de term aangeeft, gebruikt de keramische QFP een keramisch materiaal als basis dat de kwaliteit, efficiëntie en prestaties van het apparaat verhoogt.

Fijne QFP

Vergelijkbaar met de keramische QFP, bevat de Fine-Pitched QFP materialen die fijn zijn gepitcht.

Koellichaam QFP

Geïntegreerde schakelingen (IC's) met een groter aantal pinnen kunnen veel warmte afvoeren. Deze warmte moet daarom effectief worden afgevoerd om de IC optimaal te laten presteren. Men kan een koelplaat toevoegen aan dergelijke behuizingen door enkele verbindingen te vervangen door stevigere exemplaren, meestal in het midden van de tegenoverliggende zijde. Vervolgens worden deze aansluitingen verbonden met een grotere chip op de printplaat met een groter koperen oppervlak. Dit systeem zou de temperatuur aanzienlijk efficiënter moeten reguleren.

Laag profiel QFP

In dit specifieke pakket staan ​​ze bekend om hun dikte, die gewoonlijk 1.4 mm is. Verder heeft het een lead-frame-afmeting van 2 mm, 32 tot 256 als lead-telwaarde, verschillende opties voor lichaamsafmetingen variërend van 5 mm bij 5 mm tot 28 mm bij 28 mm, en verschillende steekopties.

Metrische QFP

Deze versie maakt gebruik van metrische metingen in plaats van de Engelse die door standaard QFP's worden gebruikt om hun afmetingen te specificeren.

Kunststof QFP

Zoals de term suggereert, is dit pakket gemaakt van plastic.

Dunne QFP

Ondanks zijn slanke profielvorm en een hoogte van 1 mm, is hij van kunststof gemaakt. Bovendien gebruiken ze een standaard leadframe-structuur van 2 mm.

Verschil tussen de QFN-pakketten en QFP-pakketten

Om het QFN-pakket volledig te onderscheiden van het QFP-pakket, hebben we een tabel gemaakt om hun concepten snel te begrijpen.

QFN-assemblage

Omdat we transparantie in PCBTok waarderen, willen we graag de fundamentele fasen bespreken die we doorlopen bij het samenstellen van een QFN-pakket.

Soldeerpasta afdrukken

In deze fase brengen we gelijkmatig soldeerpasta aan over het hele bord voordat we het onderwerpen aan de volgende fase van de assemblage, de integratie van componenten.

Componentplaatsing

Nadat ze grondig zijn gesoldeerd en hebben geverifieerd of ze geschikt zijn voor plaatsing van componenten, selecteren we strikt en nauwkeurig de tools die nodig zijn voor de integratie om problemen te voorkomen, aangezien de componenten een hoge onderlinge verbindingsdichtheid hebben.

Pre-reflow-inspectie

We voeren deze fase uit om te garanderen dat het bord geschikt is om de oven in te gaan voor het reflow-solderen. Op die manier worden onnodige elementen op het oppervlak van het bord verwijderd, wat zorgt voor een soepel soldeerproces.

Solderen met reflow

In deze fase worden de componenten door het bord heen gesoldeerd.

Inspectie na reflow

Uiteindelijk voeren we deze fase uit om de kwaliteit van het bijproduct te beoordelen.

QFN-solderen

Zoals we allemaal weten, is solderen een cruciale fase van de montage van het bord, en sommige gevallen van storingen tijdens deze fase kunnen niet ongedaan worden gemaakt. Daarom is het essentieel om kennis te hebben van het soldeerproces dat wordt uitgevoerd in een QFN-pakket.

Na het filteren van de soldeerpasta worden de elementen in elkaar gezet in het productiesysteem. Bovendien, wanneer de QFN-componenten zijn geplaatst met behulp van een pick-and-spot-tool, worden ze verbonden met behulp van reflow-solderen. Bovendien zal de temperatuur van de soldeeroven ervoor zorgen dat sommige PCB-componenten sneller opwarmen dan andere. Terwijl zwaardere delen en gebieden met veel koper meer tijd nodig hebben om te reageren.

Verder wordt de hoogte van het bovenoppervlak van het QFN-pakket bewaakt met behulp van thermokoppels tijdens het proces. Om ervoor te zorgen dat de maximale bundelkerntemperatuur niet boven de vastgestelde grenzen komt.

QFP-vergadering

Bij het samenstellen van de QFP verschilt het niet zo veel van het QFN-pakket. Het proces zal hieronder worden ontleed.

Stencil afdrukken

In deze fase wordt de soldeerpasta aangebracht met behulp van een sjabloon. Het moet grondig worden uitgevoerd, aangezien overdreven gehechte soldeerpasta kan leiden tot overbrugging, terwijl slecht soldeer kan leiden tot minimale verspreiding. Daarom selecteren we in deze fase zorgvuldig de juiste dikte. Verder is het noodzakelijk om ook de soldeerpasta te overwegen. Het wordt aanbevolen om een ​​loodvrije pasta te gebruiken.

Componentplaatsing

Na het afdrukken van de stencil kunnen we nu de benodigde componenten installeren. Gezien de oppervlaktedruk van het vloeibare soldeer, richten QFP-stukken zichzelf uit, wat leidt tot robuuste soldeerverbindingen. Men moet het stuk echter nog steeds correct rangschikken, en een P&P-machine kan hierbij helpen.

Solderen met reflow

Omdat reflow-solderen wordt uitgevoerd in een met stikstof gevulde omgeving, zijn geforceerde convectieovens de optimale optie. Dit is echter niet vereist; overweging van de pakketaanbevelingen is essentieel.

Conclusie

Om het af te ronden, zijn er talloze factoren die de QFN onderscheiden van QFP. Beide pakketten zijn echter nuttig in verschillende toepassingen. Aan de andere kant hebben ze ook veel overeenkomsten met elkaar. We hopen dat we je via dit artikel hebben geholpen bij het maken van je keuze.

PCBTok hecht veel waarde aan zijn lezers en potentiële klanten; daarom hebben we deze twee pakketten uitgebreid onderzocht. Mocht er desondanks nog onduidelijkheid zijn, neem dan gerust contact met ons op, zodat we al uw vragen kunnen beantwoorden.

Waar wacht je op? Bel ons en maak kans op onze dagelijkse aanbiedingen. We zijn dag en nacht bereikbaar voor onze geliefde klanten.