如何通過優(yōu)化鋼網(wǎng)設計與階梯工藝解決超密腳QFN焊接難題?
- 發(fā)表時間:2025-12-09 10:11:38
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針對超密腳QFN焊接難題,可通過優(yōu)化鋼網(wǎng)設計與階梯工藝,從鋼網(wǎng)開口設計、階梯厚度控制、分區(qū)印刷策略三個核心維度進行系統(tǒng)性改進,具體方案如下:
一、鋼網(wǎng)開口設計優(yōu)化:精準控制焊膏量
散熱焊盤開口設計
分割式開口:將大面積散熱焊盤劃分為多個小開口(如矩形、圓形或網(wǎng)格狀),控制單次焊膏沉積量,減少空洞。開口面積建議為散熱焊盤面積的50%-70%,例如采用25個φ0.3mm漏孔實現(xiàn)均勻涂覆。
排氣通道設計:在開口間預留獨立排氣空間,避免回流焊時氣體溢出導致濺錫或錫球。例如,采用“十”字分隔的“小”開口設計,確保焊膏釋放率。
周邊電氣焊盤開口設計
尺寸匹配:鋼網(wǎng)開口尺寸與PCB焊盤尺寸保持1:1,或略微縮小5%-10%面積,防止焊料溢出。例如,0.5mm間距QFN的焊盤寬度建議為0.28mm,長度0.6mm,開口外延0.1mm、內(nèi)切0.05mm。
寬厚比優(yōu)化:確保開口寬度與鋼網(wǎng)厚度的比值(寬厚比)≥1.5,開口面積與側面面積的比值(面積比)≥0.66,以提升焊膏釋放效率。例如,采用激光開孔和電拋光工藝,使孔壁更光滑,減少焊膏殘留。
二、階梯工藝實施:分層控制焊膏沉積
階梯鋼網(wǎng)厚度設計
分層厚度選擇:根據(jù)焊盤功能差異,采用不同厚度的鋼網(wǎng)。例如,周邊電氣焊盤使用0.12mm厚度鋼網(wǎng),中央散熱焊盤使用0.08mm厚度鋼網(wǎng),通過厚度差控制焊膏量。
階梯過渡設計:在鋼網(wǎng)厚度變化區(qū)域采用平滑過渡結構,避免焊膏沉積不均。例如,在散熱焊盤與電氣焊盤交界處設計漸變厚度,減少焊料擠壓。
分區(qū)印刷策略
分步印刷:先印刷散熱焊盤焊膏,再印刷周邊電氣焊盤焊膏,避免焊料相互干擾。例如,采用雙步印刷工藝,第一步印刷散熱焊盤(焊膏覆蓋率50%-80%),第二步印刷電氣焊盤(焊膏覆蓋率80%-85%)。
速度與壓力控制:調(diào)整印刷速度(建議30-50mm/s)和刮刀壓力(建議0.1-0.2N/mm2),確保焊膏填充均勻。例如,對細間距QFN(間距≤0.4mm),采用低速高壓印刷,提升焊膏釋放率。
三、工藝驗證與參數(shù)優(yōu)化:確保焊接質(zhì)量
X-Ray檢測:檢測焊點空洞率(需<25%),確認焊料填充均勻性。例如,通過X-Ray觀察散熱焊盤焊膏覆蓋情況,調(diào)整開口設計。
切片分析:確認IMC層厚度(0.5-3μm為佳),評估焊接強度。例如,對焊接不良樣品進行切片分析,優(yōu)化回流曲線參數(shù)。
回流曲線優(yōu)化:
預熱區(qū):升溫速率2-3℃/s至150-180℃,避免熱沖擊。
恒溫區(qū):維持120-150秒,使助焊劑充分活化。
回流區(qū):峰值溫度235-245℃(無鉛工藝),氮氣保護(氧含量<1000ppm)減少氧化。
冷卻區(qū):降溫速率3-5℃/s,形成致密焊點微觀結構。
四、案例驗證:某服務器電源產(chǎn)品優(yōu)化效果
問題:IR3841MTRPbF芯片因鋼網(wǎng)開孔面積比超標(>80%),回流后溢錫形成錫珠,引發(fā)短路。
優(yōu)化措施:
散熱焊盤:采用25個φ0.3mm漏孔,開口面積比率60%,焊膏覆蓋率75%。
電氣焊盤:SW焊盤與相鄰PAD邊內(nèi)切0.1mm,引腳PAD外延0.15mm,焊膏覆蓋率85%。
結果:短路缺陷消除,焊接合格率從80.77%提升至99.4%,側面爬錫高度達100%。
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