CN108637517A - 一种减少qfn芯片焊接气泡率的方法及其钢网结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法及其钢网结构，判断产生气泡率的因素，获取最主要的几个因素；每个因素分别给出两个不同的第一固定数据；几个因素中的每个因素分别选择一个第一固定数据，组成第一测试组，获取相应第一测试组的气泡率值；通过气泡率值，获取影响气泡率值的重要因素；根据重要因素，每个重要因素分别给出多个不同的第二固定数据；每个重要因素分别选择一个第二固定数据，组成第二测试组，获取相应第二测试组的最终气泡率值；通过最终气泡率值，获取影响气泡率值的最终因素。本发明从该方法中得出在保证焊点具有可靠性的基础上，对钢网形状的改进，增加锡量，从而有效地减少焊接时所产生的气泡率。

Description

一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法及其钢网结构

技术领域

本发明属于一种用于半导体封装工艺的装置，尤其涉及在QFN封装时如何减少焊接时所产生的气泡率的方法，以及通过该方法所得到的钢网结构。

背景技术

QFN(Quad Flat No-leadPackage，方形扁平无引脚封装)，表面贴装型封装之一。现在多称为LCC。QFN是日本电子机械工业会规定的名称。封装四侧配置有电极触点，由于无引脚，贴装占有面积比QFP小，高度比QFP低。但是，当印刷基板与封装之间产生应力时，在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于作到QFP的引脚那样多，一般从14到100左右。

由于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP封装那样具有鸥翼状引线，内部引脚与焊盘之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很低，所以它能提供卓越的电性能。此外，它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能，该焊盘具有直接散热通道，用于释放封装内的热量。通常将散热焊盘直接焊接在电路板上，并且PCB中的散热过孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中，从而吸收多余的热量。

但是焊接的过程中出现气泡是焊点中常见的现象，一旦气泡过多将会严重影响焊点的可靠性，具目前资料统计因焊点气泡失效占PCBA(PCBA是Printed Circuit Board+Assembly的简称，也就是说PCB空板经过SMT上件，再经过DIP插件的整个制程)功能失效20％。而一般造成气泡过多的原因有：一、钢网开口下锡量；二、钢网开口形状。

依此，如何在QFN封装过程减少焊接时所产生的气泡率的方法，通过该方法得到合适的钢网形状，是本领域技术人员急需解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法及其钢网结构，在保证焊点具有可靠性的基础上，通过实验数据得出对钢网形状的改进，增加锡量，从而有效地减少焊接时所产生的气泡率。

本发明提供的技术方案如下：

一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，包括以下步骤:

S01:判断产生气泡率的因素，获取最主要的几个因素；

S02:根据所述几个因素，每个所述因素分别给出两个不同的第一固定数据；

S03:所述几个因素中的每个所述因素分别选择一个所述第一固定数据，组成第一测试组，获取相应所述第一测试组的气泡率值；

S04:通过所述气泡率值，获取影响所述气泡率值的重要因素；

S05:根据所述重要因素，每个所述重要因素分别给出多个不同的第二固定数据；

S06:每个所述重要因素分别选择一个所述第二固定数据，组成第二测试组，获取相应所述第二测试组的最终气泡率值；

S07:通过所述最终气泡率值S03与所述气泡率值进行比较，获取影响所述气泡率值的最终因素。

优选地，步骤S01中，所述的几个因素分别为：钢网的开口方式下锡量、印制电路板，以及锡膏型号。

优选地，所述钢网的开口方式下锡量的两个不同的所述第一固定数据分别为，33.3％和70％；

所述印制电路板的两个不同的所述第一固定数据分别为:氧化印制电路板和经过PLASMA的印制电路板；

所述锡膏型号分别为SOP93132P SAC305-88M4(1)和F640IL-89M30(2)。

优选地，步骤S04中，所述的重要因素分别为：所述钢网的开口方式下锡量和所述印制电路板。

优选地，所述钢网的开口方式下锡量的多个不同的第二固定数据为45％～85％之间；

所述印制电路板的多个不同的第二固定数据为所述印制电路板刚拆封，所述印制电路板放置在SMT线头2小时后。

本发明运用权利要求上述所述的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，获得的钢网结构，包括:

一第一散热焊盘，以及若干个第二散热焊盘；

所述第一散热焊盘设置在中心位置处，若干个所述第二散热焊盘均匀地排设在所述第一散热焊盘四周，且所述第二散热焊盘与所述第一散热焊盘之间留有第一空气流通通道；

所述第一散热焊盘分割成若干个锡膏印刷区，相邻所述锡膏印刷区之间留有第二空气流通通道，且若干个所述锡膏印刷区面积之和除于所述第二空气流通通道面积≥70％。

优选地，所述锡膏印刷区的数量为四个，分别为第一锡膏印刷区、第二锡膏印刷区、第三锡膏印刷区，以及第四锡膏印刷区；

所述第一锡膏印刷区、所述第二锡膏印刷区、所述第三锡膏印刷区，以及所述第四锡膏印刷区四周均留有所述第二空气流通通道。

优选地，所述第一散热焊盘为正方形结构。

优选地，所述第二散热焊盘为长方形结构，且所述长方形结构的短边与所述第一散热焊盘边缘平行设置，所述长方形结构的长边与所述第一散热焊盘边缘垂直设置。

综上所述，本发明提供的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法及其钢网结构具有以下几个特点：

1、本发明，通过对焊点过程中产生气泡率的因素进行分析，获取最主要的几个因素，在通过对几个因素采用不同的第一固定数据，排列组合构成若干组第一测试组，从相应的第一测试组的气泡率值，获取几个因素中重要因素。在通过相同的方法，从重要因素中获得影响气泡率的最终因素。最后得到最终因素为钢网的开口方式下锡量的多少，锡量越多气泡率就会越少。依此，后期通过对钢网的结构进行改进，从而使其保证在连接稳定的基础上，增加锡量，从而有效地减少焊接时所产生的气泡率。

2、本发明，钢网结构的改进方式简单，结构简单，且使用效果较佳。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法及其钢网结构的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中判断产生气泡率的因素的结构图；

图2为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中判断产生气泡率的主要因素的结构图；

图3为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中根据表二得到的分析表；

图4为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中根据表三得到的分析表；

图5为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中根据表三得到的分析表；

图6为通过图4、5得到的分析表；

图7为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中新钢网与旧钢网比对得到的分析表；

图8为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中根据表五得到的分析表；

图9为本发明一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法中根据表五得到的分析表；

图10为通过图8、9得到的分析表；

图11为最终气泡率值与气泡率值进行比较，获取影响气泡率值的最终因素图表；

图12为验证数据气泡率13％的图标；

图13为本发明中钢网结构示意图。

附图说明：

第一散热焊盘1；短边11；长边12；

第二散热焊盘2；第一锡膏印刷区21、第二锡膏印刷区22、第三锡膏印刷区23，第四锡膏印刷区24；

第一空气流通通道3；

第二空气流通通道4；

第三空气流通通道5。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

在本发明的实施例中，一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，包括以下步骤:

S01:判断产生气泡率的因素，获取最主要的几个因素；

S02:根据几个因素，每个因素分别给出两个不同的第一固定数据；

S03:几个因素中的每个因素分别选择一个第一固定数据，组成第一测试组，获取相应第一测试组的气泡率值；

S04:通过气泡率值，获取影响气泡率值的重要因素；

S05:根据重要因素，每个重要因素分别给出多个不同的第二固定数据；

S06:每个重要因素分别选择一个第二固定数据，组成第二测试组，获取相应第二测试组的最终气泡率值；

S07:通过最终气泡率值S03与气泡率值进行比较，获取影响气泡率值的最终因素。

其中，步骤S01中，主要是从图1中判断产生气泡率的因素，获取最主要的几个因素，几个因素分别为图2中的A、B、C。而A、B、C分别为钢网的开口方式下锡量、印制电路板，以及锡膏型号。

根据步骤S02，根据几个因素。每个因素分别给出两个不同的第一固定数据，其中，钢网的开口方式下锡量的两个不同的第一固定数据分别为，33.3％和70％；印制电路板的两个不同的第一固定数据分别为:氧化印制电路板和经过PLASMA的印制电路板；锡膏型号分别为SOP93132P SAC305-88M4(1)和F640IL-89M30(2)。具体见表一所示：

表一：

根据步骤S03:将几个因素中的每个因素分别选择一个第一固定数据，组成第一测试组，获取相应第一测试组的气泡率值，具体第一测试组的实验数据如以下表二所示：

表二：

结合表二以及图3所示，可以获知1、上述第8组试验气泡率最少；2、钢网开口方式锡膏覆盖率对减少气泡率影响大；3、PCB板清洗反增大气泡率；以上三点得出影响气泡率的几个因素A＞C＞B。其中，应说明的是，表二中的1、2均为表一中的第一固定数据的两个数据。

再次从几个因素的两个不同的第一固定数据，获取气泡率值，具体见以下表三：

表三：

结合表三以及图4、5所示，其中，应说明的是，表三中的1、2均为表一中的第一固定数据的两个数据。当钢网的开口方式下锡膏覆盖率选择33.3％，以及70％后得到的气泡率值从17.66％下降至16.39％；而选择两种印制电路板后的气泡率值从21.92％下降至19.81％；最后选择两种不同型号的锡膏型号得到的气泡率值从20.66％下降至18.14％。从中进一步得出影响气泡率的几个因素A＞C＞B。

结合图4、5所示，得到图6所示，通过试验设计及测试结果显示当A:＝2；B＝1；C＝2；(钢网开口：钢网的开口方式下锡膏覆盖率在70％；PCB不经过PLASMA；锡膏型号：F640IL-89M30高强度锡膏得出的气泡覆盖率最小)。A选择1和2有显著差异P＜0.05，其余A和B及1和2无显著差异，根据目前生产能力与资源，验证得出A为2；B为1；C为1组合是最佳的气泡率。

见图7所示，由A为2；B为1；C为1组合得出的气泡率值，从中发现采用新钢网的气泡率低于旧钢网的气泡率。

在本实施例中，从步骤S04中得到的重要因素中再次选择出最终因素。具体如下：

见图4钢网开口方式下锡膏覆盖率由33％改成70％对气泡率影响显著，所以继续通过实验得出钢网最佳参数。依此，将钢网的开口方式下锡量的多个不同的第二固定数据为45％～85％之间；且印制电路板的多个不同的第二固定数据为印制电路板刚拆封，印制电路板放置在SMT线头2小时后。具体见表四所示；

表四：

根据步骤S06:每个所述重要因素分别选择一个所述第二固定数据，组成第二测试组，获取相应所述第二测试组的最终气泡率值；具体第二测试组的实验数据如以下表五所示：

表五：

结合表五以及图8、9所示，可以获知影响力A＞B，A因素影响力显著；B因素1-4组试验应该受A因素显著干扰，所以在A因素的影响下B因素影响力被掩盖；第5-8组试验A因素趋于优化稳定，B因素影响力才被显现出。可以降低气泡率2％，见图10所示。其中，应说明的是，表五中的1、2、3、、4均为表四中的第二固定数据的多个数据。

步骤S07:通过最终气泡率值S03与气泡率值进行比较，获取影响气泡率值的最终因素，见图11所示。得出A因素对气泡率影响力显著，B因素影响力不显著，当A因素选择3和4第二固定数据的时候，B因素才可以显现出，可以降低2％。如下A4和B1组合验证数据气泡率13％，见图12所示。

从上述减少QFN芯片焊接气泡率的方法，获知在保证焊点具有可靠性的基础上，通过对钢网形状的改进，增加锡量，从而有效地减少焊接时所产生的气泡率。使焊接气泡率有效控制在10％左右，需将钢网开口下锡量覆盖率最佳参数≥70％。因此，本发明中对钢网结构做具体的改进。

在本发明的钢网结构的实施例中，参看图13所示，具体的包括了一第一散热焊盘1，以及若干个第二散热焊盘2；其中，第一散热焊盘1设置在中心位置处，而若干个第二散热焊盘2均匀地排设在第一散热焊盘1四周，且第二散热焊盘2与第一散热焊盘1之间留有第一空气流通通道3。实际使用时，将第一散热焊盘1分割成若干个锡膏印刷区，且在相邻锡膏印刷区之间留有第二空气流通通道4，且若干个锡膏印刷区面积之和除于第二空气流通通道4面积≥70％，即使得钢网开口下锡量覆盖率在≥70％。

在本发明的钢网结构的实施例中，再次参看图13所示，具体的将第一锡膏印刷区21、第二锡膏印刷区22、第三锡膏印刷区23，以及第四锡膏印刷区24四周均留有第二空气流通通道4，且第二空气流通通道4为一连续不接断的通道。这样可以有效地在锡膏融化过程中将气体通过第二空气流通通道4排出，尽可能的减小四个印刷区的面积，从而有效的降低气泡率。当然若干个锡膏印刷区面积之和除于第二空气流通通道4面积≥85％时，焊接所产生的气泡率最低，由于本发明主要是针对汽车领域的QFN芯片进行焊接，因此仅需达到若干个锡膏印刷区面积之和除于第二空气流通通道4面积≥70％即可。

在上述的钢网结构的实审例中，还应进一步说明的是，其中设置的第一散热焊盘1为正方形结构，且第一锡膏印刷区21、第二锡膏印刷区22、第三锡膏印刷区23，以及第四锡膏印刷区24均等地分设在整个正方形的四个角上。而设置的第二散热焊盘2为长方形结构，且长方形结构的短边11与第一散热焊盘1边缘平行设置，长方形结构的长边12与第一散热焊盘1边缘垂直设置。同时在相邻的第二散热焊盘2之间留有第三空气流通通道5，进一步的保证了连接强度的基础上，有效地避免了气泡的产生。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，其特征在于，包括以下步骤:

S01:判断产生气泡率的因素，获取最主要的几个因素；

S02:根据所述几个因素，每个所述因素分别给出两个不同的第一固定数据；

S03:所述几个因素中的每个所述因素分别选择一个所述第一固定数据，组成第一测试组，获取相应所述第一测试组的气泡率值；

S04:通过所述气泡率值，获取影响所述气泡率值的重要因素；

S05:根据所述重要因素，每个所述重要因素分别给出多个不同的第二固定数据；

S06:每个所述重要因素分别选择一个所述第二固定数据，组成第二测试组，获取相应所述第二测试组的最终气泡率值；

S07:通过所述最终气泡率值S03与所述气泡率值进行比较，获取影响所述气泡率值的最终因素。

2.根据权利要求1所述的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，其特征在于:

步骤S01中，所述的几个因素分别为：钢网的开口方式下锡量、印制电路板，以及锡膏型号。

3.根据权利要求2所述的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，其特征在于:

所述钢网的开口方式下锡量的两个不同的所述第一固定数据分别为，33.3％和70％；

所述印制电路板的两个不同的所述第一固定数据分别为:氧化印制电路板和经过PLASMA的印制电路板；

所述锡膏型号分别为SOP93132P SAC305-88M4(1)和F640IL-89M30(2)。

4.根据权利要求2所述的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，其特征在于:

步骤S04中，所述的重要因素分别为：所述钢网的开口方式下锡量和所述印制电路板。

5.根据权利要求4所述的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，其特征在于:

所述钢网的开口方式下锡量的多个不同的第二固定数据为45％～85％之间；

所述印制电路板的多个不同的第二固定数据为所述印制电路板刚拆封，所述印制电路板放置在SMT线头2小时后。

6.运用权利要求1-5任一项所述的一种减少QFN芯片焊接气泡率的方法，获得的钢网结构，其特征在于，包括:

一第一散热焊盘，以及若干个第二散热焊盘；

所述第一散热焊盘设置在中心位置处，若干个所述第二散热焊盘均匀地排设在所述第一散热焊盘四周，且所述第二散热焊盘与所述第一散热焊盘之间留有第一空气流通通道；

所述第一散热焊盘分割成若干个锡膏印刷区，相邻所述锡膏印刷区之间留有第二空气流通通道，且若干个所述锡膏印刷区面积之和除于所述第二空气流通通道面积≥70％。

7.根据权利要6所述钢网结构，其特征在于:

所述锡膏印刷区的数量为四个，分别为第一锡膏印刷区、第二锡膏印刷区、第三锡膏印刷区，以及第四锡膏印刷区；

所述第一锡膏印刷区、所述第二锡膏印刷区、所述第三锡膏印刷区，以及所述第四锡膏印刷区四周均留有所述第二空气流通通道。

8.根据权利要6-7任一项所述钢网结构，其特征在于:

所述第一散热焊盘为正方形结构。

9.根据权利要6-7任一项所述钢网结构，其特征在于:

所述第二散热焊盘为长方形结构，且所述长方形结构的短边与所述第一散热焊盘边缘平行设置，所述长方形结构的长边与所述第一散热焊盘边缘垂直设置。