侧面可湿度的侧翼使AOI能够在无铅SMD（DFN）包装上

四边形无铅和离散（或双）扁平的无铅包裹通过消除引线提供PCB区域的组件密度的欢迎增加。但是，焊接连接质量不能通过自动化光学检查测试。本文探讨了对此经常昂贵的问题的解决方案。

许多应用程序的空间有限，导致了四平无引线(QFN)封装的发展，连接垫片只在底部。这通过消除引线增加了PCB区域上的元件密度。这种封装用于离散半导体的大容量，称为离散(或双)扁平无引线(DFN)。DFN封装的特点是体积小和I/ o数低(图1)。

图1。DFN示例包：DFN2020MD-6（左）和DFN1006D-2（右）

现在可以提供各种DFN套餐。DFN封装设备的内部结构可节省空间，并导致减少的热路径（图2）。然而，QFN / DFN封装遭受了非常重要的缺点：焊料连接质量只能通过昂贵的X射线过程完全检查，而不是自动化光学检查（AOI），因为焊接连接仅在包装的塑料体下方。特别是汽车行业，从使用AOI的利益，领先的Nexperia大部分效益，从而长时间看看这一挑战的解决方案。

图2。无铅封装的优点。

除了类似于铅封装的方式组装DFN封装，除了一组几种产品用环氧树脂塑料塑造一组射击。所有QFN / DFN封装引线框架由铜合金基材组成。它们中的许多镀镍 - 钯金（NIPDAU）层堆叠，该层堆叠由引线框架供应商预先施加，保证芯片附件的无氧化物表面，引线键合，并在连接焊盘上，用于润湿焊接。

任选地，NIPDAU层可以另外用锡镀。在电镀镀锡后切割成单个器件。当然，这使得底部焊盘侧面的镀锡，其在锯切之后暴露，不可能。DFN封装垫的侧面的材料是铜合金（引线框架基材），其可以氧化，从而润湿回流焊接过程中的焊料取决于储存条件和持续时间，因此不能保证。

侧面可润湿侧垫保证焊料润湿低I/O DFN包

为了克服这一挑战，已经开发了一种解决方案，该解决方案覆盖与底部焊盘相同的电镀镀锡中的镀锡的侧面。该技术仅适用于具有多达四个焊盘的DFN封装（如果多个焊盘熔合在一起，则需要在封装的相对侧上。通过这种方法，不可能在DFN封装上的所有四个垫侧侧面镀层。图3和4示出了具有侧湿侧面（SWF）的DFN封装的细节。

图3。详细的旁边湿侧面视图在dfn2020md-6包裹的。

图4。DFN2020MD-6封装的剖视图。

全镀锡侧湿度侧面保证，在回流焊接过程中，通过焊料润湿完整的侧垫表面。该方法的一个重要优点是侧面侧面上的电镀层与底部焊盘上的厚度 - 约10μm。即使在长期的储存后，这也能保证可润湿的表面。在焊接之后的侧面侧面的光学外观的示例如图5所示，用于DFN2020-6封装，其具有侧面可湿润的侧面，并且在图6中为双焊盘DFN1608-2封装。

图5。AOI示例焊接后DFN2020-6封装与SWF与裸铜侧面的比较。

图6。焊接后侧面可湿的侧面(DFN1608)的外观。

使用该方法电镀的DFN封装的侧面侧面的高度取决于引线框架厚度，但它符合一些汽车客户提出的最小高度的要求100μm。

AOI能力和证明

侧面可湿性侧面的主要目的是促进DFN封装的可靠性AOI能力。因此，可以跳过昂贵的X射线检测。

图7。AOI的DFN封装，带侧面可湿润的侧面。

需要考虑的一个重要条件是必须延伸PCB焊盘尺寸，以大于封装尺寸，以允许焊料的空间构建弯月面或内纤维。提供具有可侧卧位侧面的供应商的焊接足迹建议包括这种额外的空间。

为了检验Nexperia的侧可湿侧翼是否适合AOI检测，我们制作了多个测试板，并对焊料痕迹进行了修改，以适应SWF封装。印刷的锡膏量已经过刻意修改-在一些PCB焊盘上没有打印焊料(见图8)。与一家领先的AOI设备供应商合作确认，标准AOI技术能够可靠地识别回流焊后使用SWF的DFN包的焊接故障。

图8。测试板上的焊接失败的例子。

低引脚的额外优势与侧面可湿性侧面的DFN封装

与侧面可湿度侧面的DFN封装的额外益处是，与没有侧面可湿性侧面的装置相比，改善了与PCB的键合到PCB的机械稳健性。

图9。侧面可湿性侧面的DFN封装的板级鲁棒性改进。

如图9所示，由于在焊接后形成的弯月面，将包装从PCB移位的剪切力增加。已经为DFN2020-6封装收集了剪切力数据，其中没有侧面可湿润的侧面。总的来说，80个样品在焊接后，每个样品都在PCB上被剪切。结果表明，剪切力提高了侧面可湿性侧面的约10％，标准偏差也有所提高（见图10）。

图10。DFN2020-6封装的PCB剪切试验，包括或不包括侧面可湿的侧面。

板弯曲测试还证实了具有可侧湿度侧面的DFN器件的鲁棒性 - 封装焊盘处的附加特征的结果，该焊盘在塑料体上实现更好的锚固。总结数据，证明DFN1006-2封装的板弯曲深度具有SWF可达14毫米。相同尺寸的一些无源芯片部件具有弯曲深度，通常在1mm处指定。

具有超过六个I / O的DFN包装的SWF解决方案

对于具有多个I/ o(6以上)和200µm及以上引线架厚度的DFN/QFN包，一种替代方案是在侧垫上使用凹窝。凹坑由铅框供应商预蚀刻，并与底部垫一起镀NiPdAu。器件分离是在蚀刻凹坑中间两个相邻包之间的一点上完成的。由韧窝形成的可湿特性尺寸小于上述电镀锡溶液的可湿特性尺寸。通常，采用这种方式制造的侧边可湿性侧边的包装带有NiPdAu衬垫，即不需要在衬垫上额外镀锡。图11给出了这样一个没有(左)和(右)酒窝特性的包示例。

图11。具有凹坑的多I / O DFN / QFN封装的示例，以实现可润湿的侧面。

另一种选择是在成型后但在镀锡之前部分分离DFN封装，也称为“锯板锯”方法。锯切的深度部分暴露了侧翼。这意味着焊盘仍然由焊盘侧面的剩余金属部分连接，以确保在镀锌过程中保持引线框架的连续性。镀锡后用薄锯片进行全装置分离。由于必要的锯切公差，这种方法-像窝替代-只适用于铅框架大于200微米厚。注意，侧面侧面的完全高度没有覆盖锡。

化学镀锡作为多I / O包的替代品

目前正在研究一种采用化学镀锡工艺来实现侧面可湿的技术。这将允许在DFN/QFN包的所有四个侧面上安装多个衬垫。单独的DFN/QFN包现在可以在电镀之前完全分离。

与筒电镀不同，封装在载体上固定的浸入过程可以实现良好的层厚度符合性。然而，缺点是锡的生长速率缓慢，可实现的锡层厚度小于3μm。然而，电镀化学供应商开始提供解决此问题的新型浸入式镀锡系统。

Nexperia在其完整标准产品组合中提供了具有可侧湿度的侧面选项的无宽带套件，包括逻辑和ESD保护装置，MOSFET，二极管和双极晶体管。如今，有十个包版本可用，投资组合正在增长。下面的视频显示了Nexperia如何无铅套餐符合汽车行业的要求。

通过侧面可湿性侧面，它们允许可见焊接接头进行开发，从而实现自动光学检查。与此同时，包裹有助于节省车辆中的空间，由于更多的电子功能，以增加半导体函数，同时保持汽车应用中所需的高安全性和可靠性标准。有关更多信息，请访问Nexperia网站。

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