Hallo,
mich interessiert, wie ich bei einem Ethernet-Transceiver (QFN-Package)
am besten die Massefläche auf der Unterseite anbinde.
Da ich eine 4-lagige Platine mit diesem Chip entwerfen will, habe ich
zusätzlich auch eine Masselage. An diese habe ich einfach die
Massefläche des QFN-Chips über ein in der Mitte des Chips platziertes
Via verbunden (siehe Screenshot).
Nun meine Frage: Ist das überhaupt so richtig und wenn ja, ist meine
Lösung mit dem einen Via so in Ordnung oder sollte man die Massefläche
beispielsweise auf mehrere Vias aufteilen, weil diese Fläche ja auch der
Wärmeableitung dienen soll?
Bei Schaltreglern und ähnlichem, was wirklich viel Abwärme produziert,
verwendet man mehrere Vias anstatt ein großes.
Interessant wird die Sache aber: Wie willst du das löten? Wenn du es
fertigen lässt, dann ists in Ordnung. Ansonsten wird schwierig und du
brauchst entweder Heißluft oder eben ein großen Via, über welches du von
unten her durchlöten kannst.
Beides funktioniert, kommt drauf an was du machen willst. Grundsätzlich
sind aber viele kleine Vias normalerweise besser.
Danke für die schnelle Antwort!
Das mit den mehreren Vias hatte ich mir eigentlich auch schon so
gedacht.
Da dieser Ethernet-Chip aber vermutlich sowieso nicht so wahnsinnig warm
wird, bleibe ich aber glaube ich doch lieber bei EINEM Via.
Kannst du mir denn auch einen Tipp geben, welche Maße man da so grob
über den Daumen für diese eine Durchkontaktierung nehmen sollte?
Jan schrieb:> Da dieser Ethernet-Chip aber vermutlich sowieso nicht so wahnsinnig warm> wird
vermutlich könnte falsch sein, wozu glaubst du haben die Designer das
Massepad vorgesehen? Du kannst versuchen, das per Datenblatt vorab zu
klären, oder du lässt es einfach mal drauf ankommen.
Gruss Reinhard
Johannes O. schrieb:> Wie willst du das löten? Wenn du es> fertigen lässt, dann ists in Ordnung.
Egal wie, es wird nichts.
Das Pad-Layout ist schlecht. An den Ecken unterschreitest du schon
Mindestabstände, die Pads sind auch zu breit und durch das große Exposed
Center Pad wird der Chip schön wegschwimmen.
Zusätzlich routest du noch mit zu breiter Leiterbahn an einige Pads.
In dem Datenblatt zu dem Chip ist sicher ein Padlayout des Herstellers.
Vergleiche das mal mit deinem. (Nachmessen)
Reinhard Kern schrieb:> wozu glaubst du haben die Designer das Massepad vorgesehen?
Weil es keine QFN-Gehäuse gibt, die kein Massepad haben. Das ist
halt die Substratfläche des Dies, die da drauf klebt. Egal, für
wieviel Leistung das Ding gut ist.
Allerdings ist es natürlich in der Tat eine gute Idee, sich vorher
Gedanken zu machen, wieviel Wärme da entstehen könnte.
Reinhard Kern schrieb:> vermutlich könnte falsch sein, wozu glaubst du haben die Designer das> Massepad vorgesehen?
<sarkasmus>
Jetzt wird mir auch klar, warum sich bei mir immer wieder ATtiny45 im
QFN-Gehäuse bis zur Rotglut erhitzen und der magische Rauch entweicht!
</sarkasmus>
Jörg Wunsch schrieb:> Weil es keine QFN-Gehäuse gibt, die kein Massepad haben.
Das stimmt so pauschal nicht. Es gibt sehr wohl quch QFN-Bauteile ohne
Massepad. Um Dein "es gibt keine" zu widerlegen zwei Beispiele:
MMA8453Q - Accelerometer von Freescale im QFN16
Diverse PSoC von Cypress - Mikrocontroller mit M8C-Core
Empfohlene Lektüre:
AN1902 von Freescale: "Assembly Guidelines for QFN and DFN Packages" und
AN72845 von Cypress: Design Guidelines for Cypress QFN Packaged Devices
Anbei ein Bild aus der AN von Cypress.
LG, N0R
Jörg Wunsch schrieb:> Weil es keine QFN-Gehäuse gibt, die kein Massepad haben. Das ist> halt die Substratfläche des Dies, die da drauf klebt.
Na Gottseidank ist es nicht so, da ist schon noch Metall dazwischen -
der gleiche Leadframe wie bei den Pads. Sofern eben überhaupt ein
Massepad vorhanden ist, siehe Bild mit 3 Bauformen.
Gruss Reinhard
Norbert M. schrieb:> Das stimmt so pauschal nicht.
OK, danke. Ich hatte bislang noch keine gesehen, auch nicht bei
Bauteilen für kleinste Leistungen. Der Haken ist ja, dass die Pads
selbst nicht sehr viel Kraft aushalten, sodass das Verlöten des
Paddles aus rein mechanischen Stabilitätsgründen von den Herstellern
auch dann empfohlen wird, wenn es thermisch nicht nötig wäre. Keine
Ahnung, wie das dann mit einem QFN ohne Paddle geht.
Reinhard Kern schrieb:> Na Gottseidank ist es nicht so, da ist schon noch Metall dazwischen
Ja, das meinte ich auch so. Elektrisch ist das Paddle halt mit dem
Substrat verbunden, aber mechanisch ist natürlich der lead frame
dazwischen.
Jörg Wunsch schrieb:> Der Haken ist ja, dass die Pads> selbst nicht sehr viel Kraft aushalten, sodass das Verlöten des> Paddles aus rein mechanischen Stabilitätsgründen von den Herstellern> auch dann empfohlen wird, wenn es thermisch nicht nötig wäre.
Ist das bei z.B. einem TQFP32 besser? Da können die Beinchen noch ein
bisschen Spannung aufnehmen, aber in der Summe dürfte das gegen
Rüttelbelastungen genauso empfindlich sein. Oder was ist das Feindbild?
Max
>aber in der Summe dürfte das gegen>Rüttelbelastungen genauso empfindlich sein
Mir als Bestücker ist in letzter Zeit auch aufgefallen, dass es immer
mehr QFN Gehäuse mit exposed pad gibt, obwohl das aus thermischer Sicht
völlig unnotwendig wäre. Stecken wohl die großen Autobastler als
Kundschaft dahinter, die Angst haben, dass das Teil herunterfällt.Mir
macht das nur Scherereien, weil meine älteren Bestückautomaten ein
Problem mit der optischen Zentrierung haben.
Grüsse
Jörg Wunsch schrieb:> Der Haken ist ja, dass die Pads> selbst nicht sehr viel Kraft aushalten, sodass das Verlöten des> Paddles aus rein mechanischen Stabilitätsgründen von den Herstellern> auch dann empfohlen wird, wenn es thermisch nicht nötig wäre. Keine> Ahnung, wie das dann mit einem QFN ohne Paddle geht.
Die mir bekannten Technologen vom EMS haben immer über QFNs ohne Exposed
Pad geflucht.
Problematisch ist meines Wissens nach vor Allem, dass, bedingt durch die
kleinen Pads, wenig Lotpaste genutzt wird und entsprechend ein
Einschwimmen des Bauelementes kaum stattfinden kann. Damit zentriert
sich ein QFN im Lötprozess nicht oder nur sehr schlecht selbst.
Das Exposed Pad bietet hier die Möglichkeit, dem entgegen zu wirken.
Dazu muss man das Pad im Footprint umlaufend kleiner gestalten als das
Pad am Schaltkreis. Zu viel Lotpaste sollte es nicht sein, sonst
schwimmt das IC auf und nicht ein. Mit der richtigen Menge Lotpaste
zentriert es sich dann aber wunderbar selbst.
Max G. schrieb:> Ist das bei z.B. einem TQFP32 besser?
Ja. Ich habe mir beispielsweise mal die Zeichnungen im Datenblatt vom
ATmega88 angesehen (als ein Beispiel für einen, den es wahlweise im
QFN28 oder TQFP32 gibt). Die Fläche eines QFP-Pins dürfte etwa 0,7 x
0,3 mm² sein. Die Fläche eines QFN-Pads ist gerade mal 0,4 x 0,2 mm²,
also weniger als halb so groß.
Bei QFP kann hat man außerdem noch seitlich überstehendes Lot, welches
in die Kehle des Pins reinläuft und dort ebenfalls noch einen Beitrag
zur Festigkeit leistet. Bei QFN ist nur die Fläche unter dem IC
garantiert lötfähig. Manchmal läuft es seitlich noch ein Stück nach
oben, aber das muss nicht sein (und ist auch kein Qualitätskriterium).
OK, das leuchtet mir ein.
Ist ein Argument für die QFN mit nach außen gezogenen Beinchen, die dann
auch außen eine Hohlkehle ausbilden können. Die Autojungs[1] mögen so
was.
Max
[1] Die Anzahl der Damen in diesem Job ist höchst überschaubar.
Max G. schrieb:> Ist ein Argument für die QFN mit nach außen gezogenen Beinchen, die dann> auch außen eine Hohlkehle ausbilden können.
Die, die ich bislang in den Fingern hatte, hatten an der Seite nur
blankes Kupfer, das schnell oxidiert und dann nicht mehr ausreichend
lötfähig ist, um mit Sicherheit dort Zinn fließen zu lassen.
Max G. schrieb:> Die Autojungs[1] mögen so was.
Andererseits: warum sollten sie dann nicht das centerpad noch mehr
mögen?
Jörg Wunsch schrieb:> Max G. schrieb:>> Die Autojungs[1] mögen so was.>> Andererseits: warum sollten sie dann nicht das centerpad noch mehr> mögen?
Das exposed pad ist Standard, ich kenne von den gängigen
Automotive-Lieferanten gar keine QFN ohne Pad.
Im Automobilbereich werden die Lötstellen gerne optisch kontrolliert.
Das war schon ein größeres Theater, als auf bleifrei umgestellt wurde.
Vorher konnte man recht einfach schauen: glänzt -> ok, glänzt nicht ->
nicht ok. Mit RoHS geht das nicht mehr so einfach, jetzt werden m.W. die
Hohlkehlenformen kontrolliert.
Bei QFN sieht man die Lötstellen gar nicht und müsste theoretisch
röntgen, was Geld kostet. BGAs werden notgedrungen eingesetzt
(384-Beiner und Konsorten gehen nun mal schlecht in QFP), sind aber
unbeliebt.
Gegen das Center Pad hat aber niemand etwas einzuwenden. Gibt es ja in
den ganzen Power-Packages ebenfalls (z.B. P-SSO).
Max
Max G. schrieb:> Bei QFN sieht man die Lötstellen gar nicht und müsste theoretisch> röntgen, was Geld kostet.
Ja, das ist klar. Der relevante Teil der Lötstelle liegt ja immer
unter dem IC.
