Jump to content

    

Multi-row QFN, технология монтажа, распространённость и перспективы

Всем привет!

 

В процессе подбора элементной базы попался компонент с таким вот корпусом (пятаки на корпусе - это пины, ламели, не шарики):

D1y_X1nWwAA7uGT.jpg

 

Характеристики корпуса из документации: 

 

Цитата

lead-free (Pb-free), 138-pin, muiti-row plastic quad flat no-lead (QFN) package with an exposed pad, 12 mm x 12 mm, 0.65 mm pin pitch, and 0.85 mm maximum height.

 

Удивление вызывает сразу название - QFN. Совсем не похоже на привычный QFN с пинами-ламелями по периметру. Ладно, фиг с ним с названием, будем считать, что multi-row QFN - это не тот QFN, к которому привыкли, а самостийный. Но вид пинов как бы намекает, что просто так это на плату не припаять - очевидно, только на пасту, и при этом надо очень точно нанести количество пасты (уж не знаю, на плату или на саму микросхему) и не менее точно спозиционировать элемент при установке.

 

Т.е. в условиях лаборатории, в которой нет трафаретного принтера, позиционера и т.д. руками это установить будет тяжело или невозможно. И опять же в лаборатории, где монтаж производится время от времени, полезут уже вопросы к качеству паяльной пасты - она ведь должна быть хорошего качества, не просрочена и перед нанесением тщательнейшим образом перемешана (иначе с точностью нанесения (количество пасты на ламели) и качеством оплавления будут проблемы). На серии это не вопрос - там идёт непрерывный процесс, паста не застаивается, техпроцесс отлажен. Но при периодическом монтаже тонкости технологии пайки полезут из всех щелей.

 

Собственно вопросы:

  • Насколько это юзабельно в лабораторных условиях (см. выше) или только серийный монтаж?
  • Чем такой корпус лучше/хуже того же BGA? BGA по крайней мере как паяются - шарики плавятся, структура расположения пинов симметричная, элемент под действием сил поверхностного натяжения сам встаёт как надо. Тут тоже такой же принцип, понятно, но учитывая намного меньшее количество пинов и их ярко выраженную ассиметрию расположения по площади, закрадывается сомнение, будет ли это так же эффективно "натягиваться" на посадочное. 
  • Есть мнение, что у этого корпуса лучше характеристики для high-speed - меньше паразитные ёмкости и индуктивности выводов, чем у BGA. Это лично у меня вызывает сомнения - с чего бы так. Насколько могу судить, у BGA конструкция корпуса очень похожа: так же подложка в виде печатной платы, на которую приклеен/припаян чип. Насколько это мнение имеет под собой основания?
  • Есть мнение, что этот корпус перспективен - он дешевле (не ясно почему), технологичнее в монтаже (на серии), имеет лучшие характеристики по high-speed и в будущем будет массовый переход на такие корпуса, а процесс уже идёт примерно пару лет как. Поэтому надо не бояться, переходить на это (т.е. если есть BGA вариант и вот этот - то выбирать этот), иначе это путь в технологическое отставание. Насколько это мнение соответствует реалиям?

 

Мне почему-то представляется аналогия с винтами под хитрый шлиц: типа звезда да ещё со шпеньком по середине, только специальной отвёрткой/битой можно его выкрутить - таким способом отсекают доморощенных умельцев лазить внутрь дивайса. Или как было в своё время с проприетарными разъёмами на телефонах Nokia, Samsung и др., где надо было использовать только фирменный кабель. Корпусок этот, кстати, вроде Cisco придумала для своего QSGMII PHY. Есть аналоги у NXP, Microsemi/Vitesse (картинка их). Т.е. суть не в каких-то мегахарактеристиках корпуса, а в том, чтобы из-за сложности монтажа отсечь "кулибиных" от процесса.

 

Ну, и есть ли у кого-нибудь реальный опыт использования такого? Поделитесь впечатлениями, мнениями?

Share this post


Link to post
Share on other sites

За два часа никто не ответил.

Ну отвечу я, я подобные паял руками. Но не такие страшные, а симметричные. Типа таких:

VSC7512XMY-SIDE-B.jpg

  • В лабораторных условиях паять можно. Сложность только в нанесении паяльной пасты и точной установке на плату. Пасту можно наносить трафаретом на плату. Можно трафаретом на чип и оплавить, как шарики BGA, а потом на безотмывочный флюс посадить на плату. У меня все было просто, я паяльником наносил бугорки припоя на КП. На центральную КП наносил паяльную пасту на глазок. И феном с нижним подогревом все припаивалось отлично, как и обычные QFN. Когда было мало КП, наносил дозатором пасту прямо на них. Больше 100 площадок дозатором напряженно наносить, нервы сдают, когда ошибаешься и смазываешь пасту и приходится все заново делать.
  • Оно тоже натягивается на посадочное. Симметрия там есть с точки зрения натягивания. И центральная площадка натягиванию не мешает. Но изначально лучше попасть в контактные площадки. Припоя мало, флюса от пасты тоже мало должно быть, чтобы корпус не всплывал. 
  • У таких чипов лучше теплоотвод и плотность монтажа. Они ниже на плате, чем BGA на толщину шариков. Ну и паразитные емкости, конечно. Мои чипы были ВЧ генераторы и такие же ВЧ фильтры. Какие именно не скажу, их просто приносили, а я ставил на плату.
  • Корпусы эти перспективные. Бояться их не надо и надо научиться с ними работать. Очень вероятно, что попадется чип, который есть только в таком корпусе. Пока что китайцы не сделали для них трафаретов и преформы припоя. Так что придется заказывать специальные трафареты и свежую пасту. В этом и есть основная сложность. На коленке их получается паять, но тяжело. Нужен и микроскоп, и теромфен со штативом, и нижний подогрев, и навык. Но для BGA это тоже было нужно, если хорошо работается с BGA, то можно проапгрейдиться и до QFN. И сначала поучиться на простых QFN, потом на двурядных, потом на тех, что с круглыми выводами, а не с прямоугольными.

Нечего бояться короче. Пробовать надо на чем-то попроще, а потом и на таком сложном, как у вас на чертеже.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ответ!

 

Я вижу основную сложность в том, что пятаки (ламели) у этого корпуса уж очень хаотичные как по форме/размерам, так и по расположению - например, полно каких-то овальной формы. Вот эта нерегулярность и отпугивает. С BGA-то вопросов хватает - проверка качества монтажа как правило является вопросом в той или иной мере открытым: даже рентген-контроль не даёт достоверного ответа. Тут в основном практика использования доказывает качество. А с этим корпусом вопросы инспекции никуда не деваются, и зависимость от качества пасты и точности её нанесения выходит на первый план.

 

По теплоотводу. Неужто BGA, в которой всё пузо в шарах, будет хуже отдавать тепло на плату, нежели этот корпус, у которого большая часть площади пустует? Насчёт паразитных ёмкости и индуктивности, то насколько знаю, там основной вклад вносит путь от кристалла до платы-подложки (особенно если wirebond) + разводка по этой плате + её переходки, а шарики - это уже мизер. Поправьте, если ошибаюсь.

 

19 минут назад, vasiliym86 сказал:

Можно трафаретом на чип и оплавить, как шарики BGA

Что-то сомнительно, учитывая, что ламели-то местами не круглые. 

 

19 минут назад, vasiliym86 сказал:

Но для BGA это тоже было нужно, если хорошо работается с BGA, то можно проапгрейдиться и до QFN. И сначала поучиться на простых QFN

С BGA вроде как-то умеем, и на rework станции паяли, и в печке (феном лично я не паял - не умею феном термопрофиль выдерживать, но знакомый, когда в телефонах ещё микрухи меняли, феном их только в путь, и реболил и всё такое, хотя правда не знаю дальнейший путь этих телефонов и какая статистика по сроку жизни после такого ремонта). И QFN обычные тоже без проблем - пасту на пятаки и под фен. Двухрядные не пробовали, но выглядят они не так страшно. А вот этот напряг. :smile:

Share this post


Link to post
Share on other sites

ну формально подходит Quad Flat No-leads - квадратный плоский и без выводов.

а может всё-таки на него шары от bga накатить? там где пады овальные - по два, чтобы по высоте не особо отличались.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я нашел мануал по пайке и ремонту для подобного чипа. После него не так страшно. Но там инструкции для конкретного чипа. Трафарет и оснастка там специальные от производителя, видимо. 

97808-PACKAGING-AN902-R.pdf

7 minutes ago, _pv said:

ну формально подходит Quad Flat No-leads - квадратный плоский и без выводов.

а может всё-таки на него шары от bga накатить? там где пады овальные - по два, чтобы по высоте не особо отличались.

 

Да, я от коллег слышал, что шарами тоже можно. Но трафарет для них все равно нужен, если мелкая серия плат будет. Столько шариков под микроскопом можно только эпизодически разложить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, dxp said:

Собственно вопросы:

  • Чем такой корпус лучше/хуже того же BGA?

Вопрос, КМК, в высоте запаянного чипа:

3 hours ago, dxp said:

package with an exposed pad, ... and 0.85 mm maximum height.

Если шары диаметром 0.35 мм, то высота запаянного чипа будет 1.20 мм.

Если же паять прямо на пасту, то высота запаянного чипа будет 0.95 мм.

Это, наверное, актуально для смартфонов и планшетов где пользователь предпочитает покупать очень тонкие девайсы.

Ну и тираж смартфонов как-бы намекает на экономию припоя.. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, dxp сказал:

Удивление вызывает сразу название - QFN. Совсем не похоже на привычный QFN с пинами-ламелями по периметру.

Такие корпуса всё-таки называют LGA(Land Grid Array), но и QFN подходит.

В последнее время повсеместно используются для силовых микросхем и радио-модулей/

image.png.4679d94e1acdec573f7dc9d6ffa998a1.pngimage.thumb.png.6f885d93d44ad2876576b10d32f0cb9a.png

Для таких чипов производитель обычно даёт рекомендованные маски, трафареты и разводку, а если нет, то трясти его.

Паять только пастой с трафаретом. Посмотреть как припаялось - только рентген, ну или, если деструктивно - отрывать на границе текучести припоя, тогда видно непропаянные островки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

а что смущает в нерегулярности ножек? то что будет смещаться/поворачиваться при запайке?

предположу, что производитель компонента это учитывал, вроде как "больших" ног одинаково по каждой стороне, и центральный пад будет определять "прилипание", по-моему. и наверно пасту на центральный пад не одним куском, а несколькими небольшими, как и для "симметричных" корпусов такого типа...

или то, что из-за припоя на больших "ножках", маленькие не дотянутся?

наверняка у производителя есть мануал по запайке - с таким креативным футпринтом должно быть...

Share this post


Link to post
Share on other sites
37 минут назад, _pv сказал:

там где пады овальные - по два, чтобы по высоте не особо отличались

Так они на таком расстоянии друг от друга и на одной ламели разве не слипнутся?

 

28 минут назад, blackfin сказал:

Если шары диаметром 0.35 мм, то высота запаянного чипа будет 1.20 мм.

Если же паять прямо на пасту, то высота запаянного чипа будет 0.95 мм.

Это, наверное, актуально для смартфонов и планшетов где пользователь предпочитает покупать очень тонкие девайсы.

Ну и тираж смартфонов как-бы намекает на экономию припоя.. :)

О, вот внятное rationale, особенно, если учесть выделенное.:i-m_so_happy:

 

20 минут назад, HardEgor сказал:

В последнее время повсеместно используются для силовых микросхем и радио-модулей/

Ну, где ламели большие (относительно), я не сомневаюсь - там и ошибка в точности нанесения пасты нивелируется за счёт относительно большого её объёма (т.к. площадки большие), а если мелкие пады ещё и на краю, то их контроль вообще проблем не представляет. С другой стороны и плюсы понятны - для больших токов большие ламели самое то.

 

17 минут назад, yes сказал:

а что смущает в нерегулярности ножек? то что будет смещаться/поворачиваться при запайке?

предположу, что производитель компонента это учитывал, вроде как "больших" ног одинаково по каждой стороне, и центральный пад будет определять "прилипание", по-моему. и наверно пасту на центральный пад не одним куском, а несколькими небольшими, как и для "симметричных" корпусов такого типа...

Ставить тоже надо очень точно - если чуть промахнулся, то центральный пад прилипнет и не даст "отцентроваться", а если шаг мелкий (как 0.65 мм в моём примере), то в отличие от BGA, которая сама встаёт на место, даже если на пару десятых мм промахнуться с установкой, тут будет фейл.

Share this post


Link to post
Share on other sites
39 minutes ago, blackfin said:

Это, наверное, актуально для смартфонов и планшетов где пользователь предпочитает покупать очень тонкие девайсы.
Ну и тираж смартфонов как-бы намекает на экономию припоя.. :)

Каких смартфонов?
Речь идет о многопортовом Ethernet-е 1000Base-T http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/VMDS-10446.pdf
Странно почему бы TC сразу ссылку не дать. А то словно это его коммерческая тайна.
RF чипы на гигагерцевые частоты (Wi-Fi, ZigBee, BLE ) издавна идут с таким чудным расположением падов. 
Паяли такие руками еще лет 10 назад. 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minutes ago, dxp said:

Так они на таком расстоянии друг от друга и на одной ламели разве не слипнутся?

слипнутся конечно, а два, а может и три надо чтобы высота у этого "шарика" после оплавления была как у остальных круглых.

с центральным падом только не очень понятно что делать, насыпать туда шаров столько, чтобы высота блямбы после оплавления была такой же как у круглых падов?

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 минут назад, AlexandrY сказал:

Странно почему бы TC сразу ссылку не дать. А то словно это его коммерческая тайна.

Ссылкой не грузил, потому что это в данном случае не важно, важен сам корпус, речь про монтаж, и предлагать ссылку на многостраничный pdf посчитал излишним. Тайны никакой нет, и что это такое, пояснено в стартовом посте:

4 часа назад, dxp сказал:

Корпусок этот, кстати, вроде Cisco придумала для своего QSGMII PHY. Есть аналоги у NXP, Microsemi/Vitesse (картинка их).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

А может кто-нибудь сказать что-то про распространённость - если сами не использовали, то может хоть видели где? Насколько массово это используется или будет использоваться?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сейчас это часто используется в СВЧ изделиях, так как такая конфигурация сокращает длину проводников внутри чипа. Паяется так же как и например модемы центeрион bgs2. То есть через трафарет на пасту, стандартно.

Единственно что нужно чётко исполнять это толщина трафарета и размер апертур. Чтобы избежать непропаев или КЗ.

Так же важно знать срок изготовления модуля, если просрочен то может не облудиться. 

Важен термопрофиль, так как такие компоненты не любят кипения флюса в пасте, могут сместиться. 

Но это все эти проблемы возникают если грубо нарушать технологию, а так рабочий момент.

Будет постепенно осуществляться внедрение этого типа корпусов (собственно уже происходит). С точки зрения производства модулей это удобно , не нужно шары ставить или ноги формовать. То есть дешевле в производстве.

Share this post


Link to post
Share on other sites
52 минуты назад, mplata сказал:

Единственно что нужно чётко исполнять это толщина трафарета и размер апертур.

А если без трафарета ? Обещают мгновенное изменение апертур , шаг 0.5 на обычной пасте :

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now