CN104701291B - 用于qfn芯片的pcb散热焊盘、qfn芯片与pcb焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘，其上设有直径不大于0.3毫米的散热过孔，所述散热焊盘上还设有直径在0.8～1.2毫米之间的逸气孔。还公开一种利用上述散热焊盘焊接的方法，包括：在所述PCB不需要焊接的一面与所述散热焊盘对应的位置印刷用于封堵所述散热过孔的油墨；利用网板在所述散热焊盘上涂刷锡膏；所述网板在对应所述逸气孔的位置未设开孔；将QFN芯片贴于所述PCB上的相应位置，使得QFN芯片的暴露焊盘与PCB的散热焊盘对齐、QFN芯片的引脚区与PCB的引脚焊盘对齐；采用回流焊接将QFN芯片焊接于PCB上。上述方法，既可以通过逸气孔辅助焊接过程中的气体逃逸，又可以防止焊锡流出，具有很好的焊接效果。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板焊接，特别是涉及一种用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘和一种QFN芯片与PCB焊接方法。
背景技术
QFN（Quad Flat No-lead Package，方形扁平无引脚封装）是高功率密度的封装。图1是QFN封装结构的截面示意图，图2是QFN芯片的底部视图。参考图1和图2，芯片1置于暴露焊盘（exposed pad）2上。芯片1上的功能端通过引线3与设置在暴露焊盘2四周的引脚区4电连接。最后由封装体5将芯片1包裹封装。其中暴露焊盘2和引脚区4都在封装体5的一面露出。
在将QFN芯片装在PCB上时，是以贴合的形式焊接在PCB上的。QFN芯片的引脚区4与PCB上对应位置的焊盘对应，同时PCB在与暴露焊盘2对应的位置也会设置一个相应比例的散热焊盘。散热焊盘可以将芯片1在工作过程中产生的热量导出。
由于QFN芯片与PCB焊接时，二者贴合很近。同时散热焊盘的尺寸相对较大，需要的锡膏和助焊剂的量也大，而助焊剂受热时会挥发产生气体；散热焊盘四周被焊脚包围，散热焊盘上的助焊剂大量的气体在面积相对较大的区域无法排出，就会在器件的散热焊盘和PCB的散热焊盘间形成气泡，阻碍焊接过程，导致接触不良。
传统的解决上述问题的方式是在散热焊盘上添加一些孔径为12mil（约0.3mm）左右的过孔，以辅助气体逃逸。同时，在PCB上焊接好后QFN芯片后，这些过孔也可以提高散热效果。然而由于QFN器件在贴装时，为了保证焊接质量，开设在散热焊盘上的过孔通常在不用焊接的一面（也即PCB的背面）使用油墨把孔堵住，目的是为了防止散热焊盘上的焊锡在过炉时，散热焊盘上的焊锡会通过该过孔流到非焊接面，导致焊接面的焊锡量减少，如果焊锡量减少，就会导致焊接不良；如果把过孔用油墨堵住，则起不到原有的辅助气体逃逸的作用。
发明内容
基于此，有必要提供一种用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘，其在被焊接到PCB上时，可以让助焊剂挥发产生的气体更好地逃逸，同时焊接效果也较好。
此外，还提供一种QFN芯片与PCB焊接方法，具有很好的焊接效果。
一种用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘，其上设有直径不大于0.3毫米的散热过孔，所述散热焊盘上还设有直径在0.8～1.2毫米之间的逸气孔。
在其中一个实施例中，所述逸气孔设于散热焊盘的中心位置。
在其中一个实施例中，所述散热过孔和逸气孔的面积之和不超过散热焊盘面积的20%。
在其中一个实施例中，所述散热过孔之间、散热过孔和逸气孔之间的距离为1.0～1.2毫米。
一种QFN芯片与PCB焊接方法，所述PCB上设有如上所述的散热焊盘，包括如下步骤：
在所述PCB不需要焊接的一面与所述散热焊盘对应的位置印刷用于封堵所述散热过孔的油墨；
利用网板在所述散热焊盘上涂刷锡膏；所述网板在对应所述逸气孔的位置未设开孔；
将QFN芯片贴于所述PCB上的相应位置，使得QFN芯片的暴露焊盘与PCB的散热焊盘对齐、QFN芯片的引脚区与PCB的引脚焊盘对齐；
采用回流焊接将QFN芯片焊接于PCB上。
在其中一个实施例中，所述网板在与所述散热过孔之间、散热过孔和逸气孔之间对应的位置设置开孔。
在其中一个实施例中，所述开孔为圆形、方形或棱形。
上述方法，利用散热焊盘上设于中心位置的孔径较大的逸气孔辅助焊接过程中的气体逃逸，并且不在逸气孔的位置涂刷焊锡及在PCB背面印刷封堵散热过孔的油墨，可以防止焊锡流出。因此具有很好的焊接效果。
附图说明
图1为QFN封装结构的截面示意图；
图2为QFN芯片的底部视图；
图3为为一实施例的PCB平面结构示意图；
图4为图3中的散热焊盘的放大图；
图5为一实施例的QFN芯片与PCB焊接方法流程图；
图6为一实施例的网板的结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，为一实施例的PCB平面结构示意图。该PCB10上可贴装QFN芯片。PCB10的板体上可安装各种芯片110和元器件120，并且芯片110和元器件120之间通过埋设于PCB10的板体内的走线互连。为贴装QFN芯片，PCB10上设有用于焊接QFN芯片的焊盘区130。焊盘区130内具有散热焊盘140和围绕在散热焊盘140周围的引脚焊盘150。其中散热焊盘140与待焊接的QFN芯片的暴露焊盘尺寸一致，引脚焊盘150的数量和尺寸均与待焊接的QFN芯片的引脚区的数量和尺寸一致。
如图4所示，是散热焊盘140的放大图。散热焊盘140是导热性较好的金属板体，例如铝板或铜板。金属板体上设有直径不大于0.3毫米的散热过孔141和直径在0.8～1.2毫米之间的逸气孔142。散热过孔141之间、散热过孔141和逸气孔142之间的距离为1.0～1.2毫米。
散热过孔141可提高散热效果。逸气孔142则有利于在焊接过程中产生的气体逃逸，防止在QFN芯片和散热焊盘140之间产生气泡，导致QFN芯片和散热焊盘140之间焊接不良。
本实施例中，逸气孔142设于散热焊盘140的中心位置。设于中心位置可以让尽可能多的气体通过逸气孔逃逸，同时散热焊盘140边缘部分的气体还可以从引脚焊盘150处逸出。
散热过孔141和逸气孔142的面积之和不超过散热焊盘140面积的20%。这样做的目的是既要保证助焊剂形成的气体有效逃逸，又要保证QFN芯片和PCB的散热焊盘之间有效接触面积足够大，达到良好的散热效果。
基于上述实施例的散热焊盘结构，提供一实施例的QFN芯片与PCB焊接方法。如图5所示，该方法包括如下步骤。
步骤S101：在所述PCB不需要焊接的一面与所述散热焊盘对应的位置印刷油墨。参考图3，也即在设有焊盘区130的一面的对面的相应位置印刷油墨，该印刷油墨用于封堵散热过孔141，并且在与逸气孔142对应的位置不印刷油墨，包括逸气孔142的通畅。
步骤S102：利用网板在所述散热焊盘上涂刷锡膏。所述网板在对应所述逸气孔的位置未设开孔。参考图6，为一种网板的平面结构图。该网板160上设有多个开孔161，通过网板160上的开孔161可以将锡膏涂刷在散热焊盘140上的相应位置。其在与逸气孔142对应的位置未开设开孔。那么在涂刷焊锡时，在逸气孔142的位置则不会有焊锡。进一步优选在网板160上与散热过孔141之间、散热过孔141和逸气孔142之间对应的位置设置开孔161，这样就可以把焊锡涂刷在这些位置，尽量减少焊锡进入散热过孔141。网板160上的开孔161可以方形，也可以是圆形或棱形等合适的形状。
步骤S103：将QFN芯片贴于所述PCB上的相应位置，使得QFN芯片的暴露焊盘与PCB的散热焊盘对齐、QFN芯片的引脚区与PCB的引脚焊盘对齐。将QFN芯片与PCB上的焊盘区130对齐贴合。
步骤S104：采用回流焊接将QFN芯片焊接于PCB上。经过加热后，焊锡熔化焊接QFN芯片和PCB。
上述方法，利用设于中心位置的孔径较大的逸气孔辅助焊接过程中的气体逃逸，并且不在逸气孔的位置涂刷焊锡及在PCB背面印刷封堵散热过孔的油墨，可以防止焊锡流出。因此具有很好的焊接效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘，其上设有直径不大于0.3毫米的散热过孔，其特征在于，所述散热焊盘上还设有直径在0.8～1.2毫米之间的逸气孔，所述逸气孔设于散热焊盘的中心位置，所述逸气孔用于使焊接过程中产生的气体逃逸，所述散热焊盘的材料为金属板体。
2.根据权利要求1所述的用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘，其特征在于，所述散热过孔和逸气孔的面积之和不超过散热焊盘面积的20％。
3.根据权利要求1所述的用于QFN封装芯片的PCB散热焊盘，其特征在于，所述散热过孔之间、散热过孔和逸气孔之间的距离为1.0～1.2毫米。
4.一种QFN芯片与PCB焊接方法，所述PCB上设有如权利要求1～3任一项所述的散热焊盘，包括如下步骤：
在所述PCB不需要焊接的一面与所述散热焊盘对应的位置印刷用于封堵所述散热过孔的油墨；
利用网板在所述散热焊盘上涂刷锡膏；所述网板在对应所述逸气孔的位置未设开孔；
将QFN芯片贴于所述PCB上的相应位置，使得QFN芯片的暴露焊盘与PCB的散热焊盘对齐、QFN芯片的引脚区与PCB的引脚焊盘对齐；
采用回流焊接将QFN芯片焊接于PCB上。
5.如权利要求4所述的QFN芯片与PCB焊接方法，其特征在于，所述网板在与所述散热过孔之间及散热过孔和逸气孔之间对应的位置设置开孔。
6.如权利要求5所述的QFN芯片与PCB焊接方法，其特征在于，所述开孔为圆形、方形或棱形。
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