QFN/DFN封装技术难点

一、焊接相关难点

1. 焊点观察困难

• QFN/DFN封装的焊点位于芯片底部，在焊接过程中很难直接观察到焊点的形成情况。例如在再流焊接时，QFN周边焊点先于热沉焊盘熔化，聚集并将QFN暂时性地浮起，随后热沉焊盘上焊膏熔化并润湿QFN热沉焊盘表面，QFN又被拉下，这个过程称为塌落。而这个过程难以直接监控，QFN尺寸越大，这个过程越明显，并且再流焊接时间长短对焊接良率影响很大，同时还与热沉焊盘上的焊膏覆盖率、QFN的焊端表面处理、PCB的厚度等因素有关。

2. 焊接可靠性问题

• 接地失效风险：QFN芯片封装结构特殊，在大规模生产中提升其焊接良率具有挑战性。例如，由于其封装结构可能导致接地连接不稳定，在一些电子产品中，如果接地不良会影响整个电路的正常运行，甚至可能造成设备故障。这种接地失效可能是由于焊膏的质量、焊接工艺参数（如温度、时间等）或者PCB板的设计问题等多种因素引起的。

• 焊端烧毁现象：QFN这类封装具有低的底部间隙（Stand - off），再流焊接时其底部的焊剂残留物往往呈现“湿的”状态，如果相邻焊端间有高的偏压，容易造成QFN器件在上电运行中出现焊端烧毁的现象。这对电子产品的安全性和稳定性构成威胁，并且在实际生产和使用过程中，很难完全避免这种高偏压情况的出现，所以这是一个需要重点解决的焊接可靠性问题。

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二、封装工艺难点

1. 侧壁焊锡润湿问题（针对QFN）

• 在汽车等对安全性和可靠性要求较高的行业中，使用QFN封装时不太容易看到可焊接或外露引脚/端子，无法确认它们是否被成功地焊接在印刷电路板 (PCB)上。封装边缘有用于端子、暴露在外的覆铜，这些覆铜很容易被氧化，这使得侧壁焊锡润湿很困难。在使用QFN封装时，侧壁焊锡的覆盖率在50 - 90%之间，这可能导致OEM产生额外成本，因为不正确组装故障所产生的问题，连同组装过程具有很明显的糟糕焊点而产生的真正故障。并且使用X光机来检查高质量、可靠焊点会进一步增加成本，或者根本就无法实现。

2. 尺寸与精度控制

• QFN/DFN封装要满足小型化、高密度封装的要求，在制作过程中对于尺寸和精度的控制难度较大。例如，在基板制备过程中，需要选择合适的基板材料并且进行精确的表面处理，如防焊处理等。如果尺寸偏差较大，可能会导致在后续与PCB板的焊接或者在整个电子设备中的安装出现问题，影响产品的性能和可靠性。而且，DFN封装的管脚分布在封装体两边且整体外观为矩形，QFN封装的管脚分布在封装体四边且整体外观为方形，这种管脚布局和外观形状的设计在制造过程中需要精准控制，以确保每个管脚的电气连接性能和物理稳定性。

三、检测与质量控制难点

1. 自动视觉检查困难（针对QFN）

• 汽车行业要求原始设备制造商 (OEM) 执行100%的组装后自动视觉检查 (AVI)。但对于QFN封装，由于其引脚不易观察，难以通过自动视觉检查来确保焊接质量。传统的检测方法难以对QFN封装的焊点进行全面、准确的检测，这就需要采用更先进的检测技术或者对现有的检测方法进行改进，以满足对QFN封装产品质量控制的要求。

2. 整体质量一致性保障

• 在大规模生产中，要确保QFN/DFN封装的质量一致性是比较困难的。因为封装过程涉及到多个工艺环节，如基板制备、芯片安装、焊接等，每个环节中的微小差异都可能导致最终产品质量的波动。例如，不同批次的基板材料可能存在细微的性能差异，或者在焊接过程中，不同操作人员、不同设备的焊接参数可能存在一定的偏差，这些都会影响到QFN/DFN封装产品的整体质量一致性。

芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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