Oberflächenmontiertes Gehäuse, dessen Anschlüsse am Rand der Unterseite freiliegen und bei dem keine Anschlussbeinchen seitlich herausragen. Das zentrale Wärmepad an der Unterseite kann auf die Leiterplatte gelötet werden, was das Gehäuse klein und gut wärmeableitend macht.
Japanische Bezeichnung: QFN
„QFN (Quad Flat No-Lead)“ kommt in 2 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Gehäuse und Montage, Datenblätter lesen.
Fachgebiet: Gehäuse und Montage
QFN steht für Quad Flat No-Lead und ist eine Bauart von Leadframe-Gehäusen. Der Die wird auf ein Die-Pad gesetzt, durch Drahtbonden mit den umliegenden Anschlüssen verbunden und mit Pressmasse umhüllt, doch die Anschlüsse ragen nicht seitlich heraus, sondern liegen als Kontaktflächen entlang der vier Kanten der Gehäuseunterseite frei. Auch das Die-Pad liegt meist in der Mitte der Unterseite frei und heißt Exposed Pad oder Wärmepad. Üblich sind Anschlussraster von etwa 0,4 bis 0,65 mm. Die meisten QFNs werden hergestellt, indem viele Einheiten auf einem Leadframe-Streifen gleichzeitig umspritzt und mit einer Trennsäge vereinzelt werden. Varianten mit Anschlüssen an nur zwei Seiten heißen DFN oder SON.
Da die Anschlüsse unter dem Gehäuse liegen und kurz sind, sind Induktivität und Widerstand klein, was zu HF-Schaltungen mit hohen Frequenzen und schnell schaltenden Leistungs-ICs passt. Das zentrale Wärmepad wird auf ein Pad der Leiterplatte gelötet, und mehrere thermische Vias darunter leiten die Wärme in Kupfer von Innenlagen oder der Rückseite, sodass der Wärmewiderstand niedriger sein kann als bei einem bedrahteten Gehäuse gleicher Größe. Das Wärmepad wird oft mit Masse verbunden und dient zugleich als elektrischer Anschluss. Der kleine Platzbedarf und die geringe Bauhöhe machen QFN in kompakten Geräten wie Smartphones verbreitet.
Da die Anschlüsse auf der Unterseite liegen, ist der größte Teil jeder Lötstelle verdeckt, sodass die Inspektion hauptsächlich mit Röntgen erfolgt. Wo Lötstellen durch optische Inspektion bestätigt werden müssen, etwa im Kfz-Bereich, werden Varianten mit benetzbaren Flanken (Wettable Flanks) verwendet, die so bearbeitet sind, dass das Lot auch die Seiten der Anschlüsse benetzt. Zu viel Lot auf dem Wärmepad kann das Gehäuse anheben und schlechte Lötstellen am Rand verursachen, zu wenig verschlechtert die Wärmeableitung; daher wird die Schablonenöffnung rasterförmig unterteilt, um Lotmenge und Poren zu steuern. Da die Lotschicht dünn ist, muss bei großen Gehäusen auch auf die Ermüdung der Lötstellen bei Temperaturwechseln geachtet werden.
Buchstaben wie V, W und U vor QFN bezeichnen hauptsächlich Dickenklassen; VQFN ist ein sehr dünnes (very thin) QFN, also ein flaches Bauteil mit einer Bauhöhe von etwa 1 mm oder weniger. Klassengrenzen und Bezeichnungen unterscheiden sich zwischen Herstellern, daher sollten die Maße in der jeweiligen Gehäusezeichnung geprüft werden. QFP führt Gull-Wing-Anschlüsse an vier Seiten heraus, wodurch die Lötstellen leicht zu prüfen sind, braucht aber mehr Leiterplattenfläche. BGA ordnet Lotkugeln in einem Raster über die gesamte Unterseite an und kann viel mehr Anschlüsse bereitstellen. Da QFN Anschlüsse nur am Rand platzieren kann, wird es vor allem für ICs mit relativ wenigen Pins verwendet.
Antwort: B. Ein kleines Gehäuse ohne nach außen geführte Anschlüsse, dessen Elektroden an den vier Seiten der Gehäuseunterseite angeordnet sind
QFN ist ein Gehäuse, bei dem keine Anschlüsse seitlich herausragen und die Elektroden am Rand der Unterseite freiliegen. Wegen der kurzen Anschlüsse ist die Induktivität gering, und es kann klein und flach sein. Das große Thermal Pad in der Mitte der Unterseite wird auf das Substrat gelötet, und die Wärme kann über Vias des Substrats abgeführt werden, sodass es auch gute Wärmeabfuhr bietet. Dafür sind die Verbindungsstellen an der Unterseite verdeckt, und die Sichtprüfung ist erschwert. Lange Anschlüsse an vier Seiten hat das QFP, angeordnete Kugeln das BGA.
Antwort: C. Auch auf der Platine wird ein Pad vorgesehen und verlötet, mit dem vorgegebenen Potenzial (meist GND) verbunden und die Wärme über thermische Vias abgeführt
Das freiliegende Pad ist die nach außen geführte Unterseite des Die-Pads, auf dem der Chip sitzt, und der Hauptpfad für die Wärmeabfuhr in die Platine. Der θJA-Wert im Datenblatt wird üblicherweise in dem Zustand gemessen, in dem dieses Pad auf die Platine gelötet und über thermische Vias mit den Kupferflächen der Innenlagen verbunden ist; ohne Lötung verschlechtert sich die Wärmeabfuhr erheblich. Beim empfohlenen Land Pattern wird auch gezeigt, wie die Schablonenöffnung unterteilt wird, um die Lotmenge anzupassen und Lunker sowie ein Abheben des Bauteils zu verhindern. Das Anschlusspotenzial richtet sich nach den Vorgaben im Datenblatt.
Für Quad Flat No-Lead: ein flaches Gehäuse mit Anschlüssen an vier Seiten, bei dem keine Anschlussbeinchen seitlich herausragen. Die Anschlüsse liegen an der Unterseite des Gehäuses frei.
VQFN ist die Bezeichnung für ein dünnes (very thin) QFN; der Aufbau ist gleich. Dickenklassen und Bezeichnungen variieren je nach Hersteller, daher sollten die Maße in der Gehäusezeichnung geprüft werden.
Es ist das freiliegende Die-Pad, das den Die trägt. Auf die Leiterplatte gelötet, wird es über thermische Vias zum Wärmepfad, und in vielen Fällen ist es zugleich mit Masse verbunden und dient als elektrischer Anschluss.
QFN ist ein Gehäuse, bei dem keine Anschlüsse seitlich herausragen und die Elektroden am Rand der Unterseite freiliegen.
Welche Eigenschaft eines QFN-Gehäuses (Quad Flat No-lead) i…QFP (Quad Flat Package) BGA (Ball Grid Array) Exposed Pad Back Grinding (Rückseitenschleifen) CSP (Chip Size Package) Dicing Die-Bonden Drahtbonden (Wire Bonding) Flip-Chip Leadframe