1 引言
QFN其焊盘在器件底部，外观呈正方形或矩形，底面中央有一个大面积裸露焊端用来导热。QFN要求把PCB焊盘和对应的QFN焊盘焊接连接，缩短了连接距离的导电焊盘可以提供良好的电性能，中央大面积的散热焊盘可以将元件体的热量迅速传导到PCB上，具有良好的热性能，QFN器件具有体积小重量轻，自感应系数小的特点。由于这些优点的存在，QFN得到了广泛的应用，但由于QFN结构特殊，很多细小的因素都会影响产品生产质量，所以在准备阶段时就要策划好技术方案。贴装前需要保养设备，确保机器处于正常状态，锡膏要充分回温，搅拌均匀，并在有效期内，印刷刮刀，网板不能有任何变形，印刷参数、贴片压力、速度要精确控制，元件测量方式，喂料器、吸嘴选择及清洁保养有相对特别的要求，回流焊接温度上升速率、预热时间、回流温度及时间、冷却速率的控制都与贴装一般的元件有区别。在质量检测方面，QFN焊点在元件底面，无法目视检查，需要采用X-Ray透视检查。
2 焊接工艺
2.1 丝网印刷工艺
2.1.1 钢网设计
QFN中央散热焊盘是一个面积相对较大的焊盘，为确保焊接过程中锡膏中的水汽能够充分排出，不引起炸锡，不让元件浮起移位，QFN中央焊盘和大面积焊盘网板开口方式设计为网状漏孔阵列开口方式，即“#”字形开口，每个小漏孔的形状可以是圆形或方形，大小无严格要求，保证焊锡膏的覆盖面积在50%-80%之间。
2.1.2 丝网印刷
丝网印刷原理是控制机构带动刮刀与网板成一定角度运动，锡膏随刮刀的运动而滚动，锡膏被挤压到钢网的孔内。当刮刀一个行程运动完成，网板与PCB会分离，锡膏就以网孔图形形状脱落在PCB对应的焊盘上。印刷后的锡膏，可用锡膏测厚仪检查印刷效果，确保印刷锡膏偏移量宽度方向不得超过焊盘1/4，锡膏偏移量长度方向不得超过焊盘1/5，并且不能有塌陷、拉尖、桥接、多锡、少锡现象，锡膏厚度控制在0.12mm-0.15mm之间。
2.2 贴片工艺
2.2.1基板高度
贴片时的的高度以基板高度为基准，由贴片程序自动计算并优化得出的结果，贴片机根据该结果判断并控制吸嘴下降的高度而实现贴片的。因此，如果基板高度值设置错误，将会使贴片散乱、元件在吸取过程和吸嘴下降过程中掉下、吸嘴过分压住贴片面影响着贴片元件压入锡膏的深度等，所以基板的高度要准确。激光测量得基板的高度t=0.2mm。
2.2.2 QFN的图像制作
激光识别是根据检测到元件的长宽确定元件中心，即元件本体的中心，但对于QFN，存在四边引脚中心与本体中心不吻合和边缘有毛刺等因素，用激光识别精度低，贴装不稳定，易发生偏移，为保证贴装的准确性，用图像识别校正顶四周引脚中心的方式贴装。
首先设置QFN的基本样式，正确的选择样式是图像识别的基础，项目研究所用的QFN的特点是4角没有引脚。根据QFN引脚的分布选择样式A，如下图所示。
图3 QFN样式图
其次将VCS摄像机可识别的元件的明亮部分的信息作为图像数据输入。VCS摄像机识别QFN引脚(明亮部分)，以求出所有引脚的中心。图像数据上输入引脚信息包括焊接端子的长度，宽度，间距和数量等。引脚“间距”需正确输入。“外形尺寸”、“引脚长度”等虽然有一定的盈余，但对于“间距”来说，即使有10μm的误差也可能会发生识别错误。
在图像控制设置中，大分类栏选择反射照明，设置VCS聚焦高度为0，选择为27mm高解像度VCS。
2.3回流焊接工艺
温度曲线是施加在已贴装元器件的PCB上的温度对时间的函数，即温度随时间变化的曲线，温度曲线如下图所示：当贴装有元器件的PCB进入升温区，锡膏中的溶剂、气体挥发，同时锡膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，锡膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件引脚与氧气隔离；PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接区升温过快而损坏PCB和元器件；当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊锡膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点；PCB进入冷却区，使焊点凝固，完成整个回流焊。
图4 有铅回流焊接温度曲线
QFN元器件贴装技术研究采用有铅焊接，使用的设备是美国产的HELLER 1809EXL热风回流炉，使用的锡膏型号为：铟泰品牌的Sn62Pb36Ag2锡膏，其熔点为183℃。由于项目中PCB板上元件分布稀疏，吸热量相对较小，但QFN器件有大面积散热接地焊接面，要确保该位置焊接良好，又需要稍高的温度，因此，根据实验结果设计出合理的温度曲线，焊接出焊点，焊点饱满、润湿效果良好。
3 焊接质量检测
对于贴装生产的PCB组件，要求元件贴装正确，焊点圆润饱满，没有虚焊、漏焊、连焊，焊点无空洞等，一般要求100%检验。QFN器件由于焊盘在器件底部，目测无法直接检测，因此采用X光进行检测。
4 结束语
通过对QFN元器件网板设计、丝网印刷、贴装控制、回流焊接开展工艺探索，掌握QFN网板开口设计，印刷工艺参数设置、贴装控制技巧、回流焊接温度曲线设置的工艺技术能力，并得到有效的验证，提高了加工合格率，达到了99.9%，加速了电子组装技术的发展，为推动微组装技术的发展奠定了坚实的基础，为型号产品小型化高可靠性方面起到了保障作用。
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