la prima rivista italiana sui circuiti stampati - B2B24 - Il Sole 24 Ore

iguarda il processo di assemblaggio.
La differenza tra la piccola area dei
contatti e la più grande dimensione
della piazzola termica, nei componenti
di piccola dimensione come ad esempio
per i DFN 3x3 mm, può provocare
il galleggiamento del pad termico
durante la rifusione e terminare
con la mancanza di contatto sui pad
di I/O a fine ciclo di saldatura. Per via
delle buone caratteristiche di conduzione
termica di questo package diventa
difficile la sua rilavorazione; il flusso
di aria calda può non essere sufficiente
a rifondere la lega sottostante
il thermal pad, ma può benissimo
causare problemi all’intorno del componente.
Non c’è spazio per la punta
del saldatore per lavorare sulle aree
di contatto, se non nel caso in cui ci
sia l’esposizione della piazzola sul fianco
del componente, ma comunque
il giunto non sarebbe affidabile.
La geometria
del solder mask
Uno dei fattori principali da considerare
nel loro utilizzo è costituito
dalla geometria delle piazzole sul
pcb. Premesso che a livello di processo
sottostanno alle normali pratiche
di serigrafia e rifusione utilizzate
comunemente nei processi SMT, la
bontà della tenuta meccanica e della
dissipazione termica è in funzione dei
giunti di saldatura realizzati.
Ci sono due tipi di geometria per
le piazzole:
- Solder Mask Defined (SMD) in
cui le aperture nel solder mask sono
più piccole delle piazzole;
- Non-Solder Masl Defined
(NSMD) in cui le aperture nel
solder mask sono di dimensione
maggiore rispetto alle piazzole.
Sebbene ci sia chi propende per la
prima e chi per la seconda, di massima
sono ambedue accettate per l’utilizzo
dei QFN. Tendenzialmente la soluzione
NSMD è preferita in quanto la
definizione del rame è più controllabile
rispetto a quella del solder; inoltre
in questo caso il solder mask favorisce
il contenimento del deposito di pasta
all’interno della sua apertura. Ultimo,
ma non meno importante, durante la
rifusione la lega ha modo di ancorarsi
anche sui bordi della piazzola, fattore
che, ampliando l’area di bagnabilità,
irrobustisce ulteriormente il giunto di
saldatura.
La soluzione SMD è invece utilizzata
senza problemi sul thermal land,
la piazzola di maggiori dimensioni
adibita alla trasmissione del calore.
Nella geometria NSMD le aperture
nel solder mask dovrebbero essere da
120 a 150 µm maggiori rispetto alla
dimensione della piazzola, designando
da 60 a 75 µm di libertà tra la fine
del primo e l’inizio della seconda.
Il problema si pone con i componenti
fine pitch. Nel caso di piazzole
da 0,25 mm con passo 0,4 mm, diventa
difficile non solo mantenere uno
spazio tra solder e piazzola, ma addirittura
inserire del solder mask di isolamento
tra una piazzola e l’altra. In
questo caso si utilizza una singola apertura
che abbraccia l’intera sequenza
di pin su ogni lato.
Serigrafia e giunti
di saldatura
La prima considerazione riguarda
la planarità del pcb, che va attentamente
tenuta sotto controllo perché
potrebbe inficiare sulla formazione
dei giunti sotto il QFN. I giunti
di rifusione perimetrali al componente
dovrebbero avere un’altezza compresa
tra 50 e 75 µm e la loro corretta
realizzazione è demandata alla buona
costruzione dello stecil.
Per passi di 0,5mm lo spessore dello
stecil dovrebbe essere di 0,125 mm
e le aperture dovrebbero essere in rapporto
1:1 con la dimensione delle piazzole.
Scendendo con la dimensione
del passo (ad esempio con passo 0,4
mm) le aperture devono essere leggermente
ridotte per evitare la formazione
dei corti.
È consigliato l’utilizzo di pasta saldante
no-clean di tipo 3 e dove possibile
l’atmosfera inerte o il processo
con vapor phase.
Per questi giunti di saldatura la normativa
non richiede particolari forme
del filetto, ma solo il rispetto delle dimensioni
di lunghezza, larghezza e
dello spessore. Per la loro posizione
e per la loro conformazione, questi
giunti non sono facilmente ispezionabili
se non col ricorso all’ispezione
con raggi x.
PCB giugno 2011
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