Évaluation concise des QFP et QFN

Introduction

Si vous êtes quelqu'un qui a actuellement affaire à des boîtiers à montage en surface qui traitent des circuits intégrés (IC) dans leurs cartes de circuits imprimés, alors le QFN et le QFP vous sont familiers.

Cependant, vous êtes peut-être ici parce que vous ne comprenez pas leurs capacités et leurs différences. Par conséquent, nous avons créé une différenciation approfondie entre le QFN et le QFP.

Toutes vos questions concernant le Quad Flat Package (QFP) et le Quad Flat No-Lead Package (QFN) seront abordées dans cet article, y compris leur définition, leur principe de fonctionnement, leurs avantages, leurs diverses classifications et leurs distinctions essentielles les unes par rapport aux autres.

Ainsi, nous vous recommandons de terminer l'article par la fin pour bien choisir entre ces deux forfaits ; nous vous aiderons à choisir celui qui convient le mieux à vos applications !

Introduction à QFP vs QFN

Qu'est-ce que QFN ?

Un autre terme pour QFN serait Quad Flat No-Lead Package. Comme son terme l'indique, ce paquet ne contient aucune présence de plomb sur eux. Il est considéré comme étant de conception compacte et offre des performances moyennes pour la dissipation thermique.

De plus, son processus d'intégration nécessite une Technologie de montage en surface (SMT) à appliquer dans un appareil avec succès. En termes de fonctionnalité, il est similaire aux autres packages IC; il agit comme un pont pour relier la puce en silicium à travers le circuit intégré IC.

Quant à ses propriétés, le QFN dispose d'un matériau sans halogène et sans plomb. De plus, sa hauteur assise peut aller de 0.35 mm à 2.10 mm comme valeur maximale. Cependant, il est suggéré d'opter pour la valeur traditionnelle de 0.85 mm pour obtenir des résultats optimaux.

De plus, le QFN est entièrement conforme à RoHS, ELV et REACH ; ainsi, ils sont sans danger pour toutes les fins environnementales. Quant à son placage terminal, il est principalement composé de nickel, de palladium, d'or et d'étain (Ni-Pd-A et Sn).

Compréhension approfondie du paquet QFN

Avantages des forfaits QFN

Afin d'affiner les choix entre le QFN et le QFP, nous avons répertorié les avantages que l'on pourrait obtenir du package QFN. De plus, la connaissance de ses capacités vous permettra de mieux comprendre le package et d'évaluer s'il convient à vos objectifs et applications souhaités.

Étant donné que les QFN sont conçus de manière compacte, ils sont légers et faciles à manipuler.
Le QFN est livré avec des facteurs de faible encombrement et des profils minces.
Ses brins adhésifs qui relient la matrice et la structure ne mesurent que quelques centimètres de long.
Le QFN a une faible inductance de plomb.
Si l'application nécessite une dissipation thermique efficace, le QFN est l'option idéale.
Quant à son coût, il est peu coûteux et très accessible à tous.

Différents types de packages QFN

Les packages QFN sont disponibles dans une gamme de configurations, comme indiqué. Tous seront discutés ci-dessous.

Moulé en plastique

La version moulée en plastique des packages QFN est la moins coûteuse des différentes variétés. Cependant, il ne comprend aucun couvercle et il est uniquement composé d'un composite plastique et d'une structure en cuivre-plomb. Quant à sa capacité de fonctionnement, il peut bien fonctionner dans une fréquence allant de deux (2) à trois (3) GHz. Si le projet dépasse la limite, il peut ne pas fonctionner parfaitement.

Le QFN à cavité d'air

L'Air Cavity QFN, comme son nom l'indique, inclut un air contenu dans son emballage. Par conséquent, il peut être plus coûteux que les autres variantes QFN. Pourtant, étant donné qu'il fonctionne entre 20 et 25 GHz, sa valeur est justifiée. En dehors de cela, il comprend une structure cuivre-plomb, céramique plomb, et une base moulée en plastique moulée en plastique qui vient avec ou sans boîtier.

Flancs mouillables QFN

Chaque plate-forme de ces flancs est surélevée pour afficher l'humidité collante. Afin de déterminer si les plots sont bien en place sur le circuit imprimé, on peut les scruter.

Le QFN de type poinçon

Le module formé est contenu dans un processus de coulée dans de tels QFN, et la chambre est divisée par un outil de poinçonnage, d'où le terme. Inversement, cette technique peut également être utilisée pour transformer le QFN en un produit autonome.

Le QFN de type scié

Ce paquet utilise principalement le MAP ou également connu sous le nom de Mold Array Process, dans lequel un gros paquet est divisé en d'innombrables petits morceaux, puis trié par la suite.

Retourner la puce QFN

La puce en silicium et le cadre en cuivre-plomb sont assemblés à l'aide de la technologie flip-chip QFN, comme son nom l'indique. Cette technique est appropriée pour les applications électroniques car elle rend plus rapide la liaison actuelle entre elles.

Fil Bond QFN

Comme le terme l'indique, le Wire Bond QFN utilise la présence de câbles pour relier la puce du terminal à d'autres composants en externe ; il peut s'attacher directement à un IC, piste PCB et même un semi-conducteur.

Qu'est-ce que QFP ?

Un autre type de boîtier IC à montage en surface, le QFP, également appelé boîtier plat quadruple, est identique au QFN. Cependant, avec un objectif spécifique, ils sont largement préférés dans les applications qui traitent des circuits intégrés (CI) à grande échelle.

En termes de dimensions, le QFP est de petite taille, ce qui le rend idéal pour haute fréquence applications. Quant aux matériaux utilisés dans sa fabrication, il est composé de céramique, de métal et de plastique. Cependant, ils ne sont pas sans plomb, contrairement au QFN.

Néanmoins, il occupe toujours la première place quant à la quantité puisqu'il s'agit d'un emballage en plastique ; par conséquent, de nombreuses industries préfèrent ce forfait au QFN. De plus, il peut se décliner en deux variantes de forme, carrée et rectangulaire. Ils ne diffèrent que par le placement des broches de chaque côté ; le carré a un nombre égal de broches de chaque côté, tandis que le rectangle a un nombre variable de broches de chaque côté en raison de ses longueurs variables.

Compréhension approfondie du package QFP

Avantages et inconvénients des packages QFP

Puisque nous connaissons déjà les avantages du package QFN, c'est le moment idéal pour discuter des avantages et des limites du package QFP afin d'affiner davantage les choix à faire. Nous avons compilé ses avantages et ses inconvénients dans cette section pour bien comprendre QFP.

Avantages

Il utilise une ingénierie de pointe.
Il est capable d'utiliser des ports.
Contrairement aux packages QFP rectangulaires, les packages QFP carrés peuvent contenir plus de broches.

Inconvénients

Il n'a qu'une capacité d'entrée-sortie de 500 MHz.
Ses puces ont des entrées/sorties insuffisamment sophistiquées.
Comme il y a plus d'épingles sur les emballages carrés, elles sont plus fragiles.

Différents types de packages QFP

Comme indiqué précédemment, il existe de nombreux packages QFP différents. Une discussion sur chacun suivra.

Pare-chocs QFP

Ce paquet a des appendices de protection sur les quatre bords pour éviter les défauts de surface sur les fils avant l'assemblage. En raison de leur pas fin, presque aucun de ces connecteurs de plomb ne peut être tordu pour les réparer après avoir été déformé ou détruit.

Pare-chocs Quad Flat Pack avec dissipateurs de chaleur

Il est considéré que cette variante est une version améliorée du BQFP ; cependant, avec un dissipateur de chaleur supplémentaire qui permet une dissipation rapide même lorsqu'il est exposé à des niveaux de puissance élevés.

Céramique QFP

Comme son terme l'indique, le Ceramic QFP utilise un matériau céramique comme base qui augmente la qualité, l'efficacité et les performances de l'appareil.

QFP à pas fin

Semblable au QFP en céramique, le QFP à pas fin comporte des matériaux finement lancés.

Dissipateur de chaleur QFP

Circuits intégrés (CI) avec des valeurs de broche accrues peut dissiper beaucoup de chaleur. Par conséquent, cette température doit être efficacement dispersée pour qu'un circuit intégré fonctionne à son plein potentiel. On peut ajouter un dissipateur de chaleur dans de tels packages en remplaçant certaines connexions par des connexions plus robustes, généralement au milieu du côté opposé. Ensuite, attachez ces fils à une puce PCB plus grande avec une plus grande surface de cuivre. Ce système devrait réguler la température beaucoup plus efficacement.

QFP à profil bas

Dans cet emballage particulier, ils sont bien connus pour leur épaisseur, qui est généralement de 1.4 mm. De plus, il a une dimension de cadre conducteur de 2 mm, 32 à 256 comme valeur de nombre de conducteurs, plusieurs options de taille de corps allant de 5 mm sur 5 mm à 28 mm sur 28 mm et des options de pas variables.

QFP métrique

Cette version utilise des mesures métriques au lieu des mesures anglaises utilisées par les QFP standard pour spécifier leurs dimensions.

QFP en plastique

Comme son terme l'indique, cet emballage est construit avec l'utilisation de plastique.

QFP fin

Malgré sa forme mince et sa hauteur de 1 mm, il est construit en plastique. De plus, ils utilisent une structure standard de grille de connexion de 2 mm.

Différence entre les packages QFN et les packages QFP

Afin de bien distinguer le package QFN du package QFP, nous avons créé un tableau pour saisir rapidement leurs concepts.

Facteurs	QFP	QFN
Plomb	Il se propage comme une forme de L.	Il s'étend sur les quatre côtés.
Assemblée	Même tout au long du processus d'assemblage du PCB, la configuration QFP-Lead fournit une excellente base pour le package QFP.	Le câblage médian des packages QFN se produit dans le processus d'assemblage du PCB.
Nombre de broches	Il peut accueillir d'innombrables broches, jusqu'à un total de 280.	Il n'a qu'un total de huit (8) broches avec un tampon thermique supplémentaire.

Assemblée QFN

Puisque nous apprécions la transparence dans PCBTok, nous aimerions discuter des phases fondamentales que nous prenons dans l'assemblage d'un package QFN.

Impression de pâte à souder

Dans cette étape, nous procédons à une application uniforme de pâte à braser sur l'ensemble de la carte avant de la soumettre à la phase suivante de l'assemblage, l'intégration des composants.

Placement des composants

Après avoir été soumis à une impression de soudure approfondie et vérifié s'ils conviennent au placement des composants, nous sélectionnons strictement et précisément les outils nécessaires à l'incorporation pour éviter les problèmes car les composants possèdent une densité d'interconnexion élevée.

Inspection avant refusion

Nous effectuons cette étape pour garantir que la carte est apte à entrer dans le four pour la soudure par refusion. De cette façon, les éléments inutiles sur la surface de la carte seront éradiqués, assurant un processus de soudure fluide.

soudage par refusion

Dans cette phase, les composants sont soudés à travers la carte.

Inspection post-refusion

En définitive, nous menons cette étape pour évaluer la qualité du sous-produit.

Soudure QFN

Comme nous le savons tous, la soudure est une étape cruciale de l'assemblage de la carte, et certains cas de pannes au cours de cette phase ne peuvent pas être réparés. Par conséquent, il est essentiel de connaître le processus de soudage effectué dans un boîtier QFN.

Après avoir filtré la pâte à braser, les éléments sont assemblés dans le système de production. De plus, lorsque les composants QFN ont été insérés à l'aide d'un outil pick and spot, ils sont connectés à l'aide d'une soudure par refusion. De plus, la température du four de soudage entraînera un réchauffement plus rapide de certains composants PCB que d'autres. Alors que les pièces plus lourdes et les zones contenant beaucoup de cuivre mettront plus de temps à réagir.

De plus, le degré de la surface supérieure du boîtier QFN est surveillé à l'aide de thermocouples pendant le processus. Afin de s'assurer que la température maximale au cœur du faisceau ne dépasse pas les limites établies.

Assemblage QFP

Lors de l'assemblage du QFP, il ne diffère pas beaucoup du package QFN. Son processus sera disséqué en dessous.

Impression au pochoir

Dans cette étape, la pâte à souder sera appliquée à l'aide d'un pochoir. Elle doit être menée à fond car une pâte à souder trop attachée peut entraîner un pontage, tandis qu'une mauvaise soudure peut entraîner une propagation minimale. Par conséquent, nous sélectionnons avec soin l'épaisseur appropriée au cours de cette étape. De plus, il est nécessaire de considérer également la pâte à souder. Il est recommandé d'utiliser une pâte sans plomb.

Placement des composants

Après l'impression au pochoir, nous pouvons maintenant installer ses composants nécessaires. Compte tenu de la pression de surface de la soudure liquide, les pièces QFP s'alignent automatiquement, ce qui conduit à des jonctions de soudure robustes. Cependant, il faut toujours disposer la pièce correctement, et une machine P&P peut aider à le faire.

soudage par refusion

Étant donné que le soudage par refusion est effectué dans un environnement rempli d'azote, les fours à convection forcée sont l'option optimale. Néanmoins, ce n'est pas obligatoire ; la prise en compte des recommandations du paquet est essentielle.

Conclusion

Pour conclure, il existe d'innombrables facteurs qui différencient le QFN du QFP. Cependant, ces deux packages sont utiles dans diverses applications. D'un autre côté, ils ont aussi beaucoup de similitudes les uns avec les autres. Nous espérons que nous vous avons aidé à décider à travers cet article.

PCBTok se soucie vraiment de ses lecteurs et clients potentiels ; par conséquent, nous avons fait des recherches approfondies sur ces deux packages. Cependant, s'il reste encore une certaine confusion, nous vous suggérons de nous contacter directement afin que nous puissions tous les résoudre.

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