QFN 组件的模板设计要求，以实现 PCBA 的最佳性能

QFN 封装

近年来，QFN（Quad Flat No-lead）封装元件以其优异的电气和热性能、重量轻、体积小等综合优势得到了广泛的应用。作为无引线封装，QFN 元件因其引线之间的低电感而受到业界的广泛关注。 QFN封装元件具有方形或矩形，其封装形式与BGA（Ball Grid Array）封装元件相似。与BGA不同，QFN底部没有焊球，它与其他元件的电气和机械连接是通过回流焊接产生的焊点实现的，在此之前必须将焊膏印刷在印刷表面上的焊盘上电路板（PCB）。

焊膏印刷是 PCBA（印刷电路板组装）过程中的一个重要阶段，它将进一步决定组装的最终质量和性能。除非设计和使用合适的模板，否则锡膏印刷永远不会顺利或准确地完成，这就是本文产生的原因。

模板设计

焊膏印刷在表面贴装 (SMA) 和电子组装技术中起着至关重要的作用，以至于通过模板印刷的焊膏质量与表面贴装电子/电气元件焊接的首次良率 (FTY) 直接相关。得出的结论是，60% 到 70% 的焊接缺陷源于通过模板进行的低质量焊膏印刷。因此，有必要对通过模板技术进行锡膏印刷的各个方面进行全面的研究。

在钢网设计方面，良好的开口是保证最佳和可靠焊点的首要因素。

• 模板框架设计

钢网框架通常由铝合金制成，其尺寸与打印机参数兼容。自动化制造要求网板必须进入生产线，网板的尺寸必须被印刷商接受。尺寸太大或太小都不能推动顺利制造。

• 模板拉伸设计

拉伸是指将不锈钢模板粘在框架上的过程。拉伸时通常使用胶水和铝浆胶带。铝合金边框与不锈钢模板连接处先涂上胶剂，再均匀刮上一层保护层。在拉伸过程中，不锈钢模板与框架之间需要留出25mm到50mm的内部距离，以保证锡膏印刷过程中良好的平整度和拉伸。新制造的模板应保持每厘米40至50N的张力。

• 模板基准标记设计

在自动生产线过程中，印刷机应进行自动定位，因此钢网需要包含基准标记。基准标记设计基于PCB Gerber文件中标记的尺寸，然后以1：1的比例设置开口，并在模板背面进行蚀刻。一般来说，一个模板上至少需要两个相对的两个角度的基准标记。

• QFN 组件周围 I/O 焊盘的模板设计

钢网开孔尺寸应与外围I/O焊盘的开孔尺寸相当，这样的开孔尺寸才能保证焊盘周围回流焊后形成焊膏高度为50至75μm的焊点。对于细线 QFN 元件，尤其是 I/O 间距小于 0.4mm 的元件，模板开口宽度应比 PCB 焊盘减小一点，以避免周围 I/O 焊盘之间的桥接。钢网宽厚比（W/T）应大于1.5。

• QFN 元件中央散热焊盘的模板设计

散热开口设计不合适的中心焊盘会导致各种缺陷。 QFN元件在进行回流焊接时，大焊盘上的锡膏会被熔化的助焊剂熔化，产生一些空气溢出，导致气孔、针孔、焊料飞溅和焊球等问题。虽然几乎不可能消除这些问题，但通过一些措施可以减少它们的不良影响。例如，多个小网格开口阵列被拾取而不是一个大开口。每个小开口的形状可以是圆形也可以是方形，只要50%到80%的中央散热焊盘被锡膏覆盖，就能保证锡膏高度在50到75μm之间。

• 钢网类别和钢网厚度

模板材料建议使用不锈钢，而蚀刻方法建议使用激光切割。对孔壁进行电解抛光，使孔壁光滑，减少摩擦，有利于锡膏脱模成型。

模板厚度对印刷在 PCB 上的锡膏量起着决定性的作用。太多或太少的焊膏都会导致回流焊接过程中产生缺陷。过多的焊膏往往会导致桥接，而过少的焊膏往往会导致开路焊接。建议细线QFN元件（间距在0.4mm以下）取决于厚度在0.12mm到0.13mm范围内的钢网，高间距QFN元件（间距在0.4mm以上）取决于厚度在范围内的钢网从0.15mm到0.2mm。

• 钢网检查

在真正的 SMT 组装之前，应仔细检查模板，检查项目如下：
a.应拿起目视检查拉伸的平整度，确保开口位于钢网中心。
b．应进行目视检查，以确保模板开口位置与 PCB 焊盘兼容。
c．应检查钢网开口尺寸（长、宽）。
d．用显微镜检查开孔壁和钢网表面的光洁度。
e．张力计用于测量模板张力。
f.钢网厚度应通过锡膏印刷结果来验证。

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