Вы ломаете голову над перегруженной схемой печатной платы и одновременно беспокоитесь об электрических характеристиках, тепловых характеристиках, простоте сборки или бюджете? Часто этот компромисс также сводится к принятию критически важного решения о выборе компонента: QFP vs QFN. Если вы колеблетесь между этими двумя популярными корпусами, вы не одиноки.
В этом блоге мы подробно рассмотрим различия между QFP vs QFN. Мы не только проведем четкое сравнение, но и приведем реальные сценарии, которые помогут вам принять правильное решение для следующего проекта.
Понимание корпусов QFP vs QFN: краткий обзор
QFP — это аббревиатура от Quad Flat Package, что означает «четырехсторонний плоский корпус». Это вид интегральной схемы (ИС) для поверхностного монтажа с выводами в форме крыла чайки или буквы L, выходящими из четырех сторон основного корпуса. QFN означает Quad Flat No-lead Package, что означает «четырехсторонний плоский корпус без выводов». Он имеет беспроводную и плоскую конструкцию, в которой вместо выступающих выводов используется ряд проводящих контактных площадок на нижней стороне.
QFP vs QFN — это корпуса для поверхностного монтажа. Очевидное различие между ними заключается в том, что корпуса QFP имеют выводы (также называемые контактами), а корпуса QFN — нет. Помимо этого различия, между QFP и QFN есть много других отличий. Подробное сравнение см. ниже.
QFP vs QFN: в чем разница?
В этой части мы перечислили 7 основных отличий между QFP vs QFN, чтобы помочь вам лучше понять их. Давайте рассмотрим их по очереди, а в конце вы найдете простую таблицу для быстрого и наглядного сравнения.
1. Основная конструкция и внешний вид
Физическая форма QFP vs QFN представляет собой прямоугольный или квадратный корпус. QFP имеет изогнутые и выходящие наружу выводы по всем четырем сторонам, которые легко видны и доступны. В отличие от этого, QFN представляет собой корпус без выводов, но имеет металлические контактные площадки на дне и по бокам корпуса.
2. Шаг выводов и количество контактов
Четырехугольный плоский корпус имеет более мелкий шаг выводов между выводами типа «крыло чайки». Чем больше количество выводов, тем меньше шаг. Четырехугольный плоский корпус без выводов имеет шаг контактных площадок на нижней поверхности, который обычно больше.
QFP обычно имеет от 32 до более чем 100 выводов благодаря мелкошаговым выводам типа «крыло чайки» со всех четырех сторон, что позволяет разместить больше выводов. Однако QFN обычно позволяет разместить меньше выводов из-за своей конструкции без выводов. Плоские контактные площадки расположены на нижней стороне, что занимает больше места, ограничивая общее количество соединений.
3. Тепловые характеристики (теплоотвод)
При выборе между QFP vs QFN одним из ключевых факторов часто является тепловое управление. Корпуса QFN обычно имеют лучшие тепловые характеристики, чем корпуса QFP, благодаря своей конструкции. Металлические площадки и тепловая площадка расположены под чипом, что позволяет осуществлять прямое рассеивание тепла. Тепло, генерируемое QFN, может затем распространяться через медные плоскости или тепловые переходные отверстия, что приводит к более быстрому и эффективному рассеиванию.
Теперь перейдем к QFP. Он использует выступающие выводы и корпус корпуса для передачи тепла. Это более длинный и менее прямой тепловой путь, что приводит к снижению эффективности рассеивания тепла.
4. Электрические характеристики
Благодаря отсутствию выводов QFN имеет меньшую паразитную индуктивность и емкость, что делает его идеальным для высокоскоростных или высокочастотных схем. Выводные ИС, такие как QFP, оснащены выступающими выводами, что увеличивает индуктивность из-за их длины. Это может повлиять на электрические характеристики в высокочастотных схемах (>1 ГГц).
5. Механическая надежность
Что касается выбора между QFN vs QFP, есть еще один вопрос, который легко упустить из виду, — это надежность. Если ваши продукты подвергаются вибрации, механическим нагрузкам или термоциклированию, QFP может быть хорошим выбором. Если вам нужны надежные печатные платы с длительным сроком службы для использования на открытом воздухе или в автомобильной промышленности, QFP обычно имеют более длительный срок службы, чем QFN, до появления проблем с паяными соединениями, таких как растрескивание.
Конечно, вы можете применить другие меры для защиты бессвинцовых ИС, например, заливку QFN. Но это не означает, что QFN имеют такой же срок службы, как QFP, что также увеличивает стоимость из-за дополнительного этапа процесса.
6. Варианты корпусов
Оба корпуса QFP vs QFN имеют различные варианты, подходящие для различных требований. Ниже приведены некоторые распространенные варианты.
Варианты корпусов QFP различаются по толщине, материалам и области применения, в том числе:
TQFP (Thin Quad Flat Package) — пластиковый корпус с меньшей толщиной 1 мм.
LQFP (Low Profile Quad Flat Package) — тонкий корпус высотой 1,4 мм.
PQFP (Plastic Quad Flat Package) — изготовлен из пластика.
CQFP (Ceramic Quad Flat Package) — в качестве основного материала используется керамика.
Варианты корпусов QFN в основном различаются по структуре, материалам и эксплуатационным характеристикам, в том числе:
Пластиковые QFN — экономичный вариант для использования в низкочастотном диапазоне (от 2 до 3 ГГц).
Корпуса QFN с воздушной полостью — более дорогой вариант, подходящий для использования в диапазоне от 20 до 25 ГГц.
QFN с смачиваемыми боковыми сторонами — удобны для проверки паяных соединений.
Корпуса QFN штампового типа — используют штамповочное оборудование для разделения полостей одной формы.
QFN с распилом — формованы в массивах, а затем разрезаются на отдельные единицы.
QFN с перевернутым чипом — более короткие электрические пути между медной свинцовой рамкой и кремниевым кристаллом.
QFN с проволочной связью — подключение внешних компонентов к выводу чипа с помощью проводов.
7. Соображения по сборке и доработке
Благодаря характеристикам выводов корпус QFP имеет превосходную опору и может выравниваться с контактными площадками в процессе сборки печатной платы. QFN имеет только общую опору, что требует тщательной установки и проверки до и после пайки оплавлением.
Поскольку паяные соединения QFN скрыты, необходимо выполнять пайку с высокой точностью, используя трафарет для печатных плат и печь для пайки. Проверка и переделка также сопряжены с большими трудностями, поскольку для обнаружения дефектов требуется рентгеновская проверка и другие сложные методы тестирования. QFP может быть проще в пайке и переделке благодаря открытым выводам. Для удобства и простоты ремонта можно использовать паяльник.
Сводная таблица: QFP vs QFN в сравнении
| Различия | QFP (четырехсторонний плоский корпус) | QFN (Quad Flat No-lead Package) |
| Габариты | Больше | Относительно меньшая, чем у QFP |
| Конфигурация выводов | Выводы в форме крыла чайки или L-образные выводы по бокам | Без выводов, нижние контакты |
| Шаг выводов | Малый, включая 0,5 мм, 0,4 мм и т. д. | Как правило, больше, в том числе 0,65 мм, 0,8 мм и т. д. |
| Количество контактов | Большее количество выводов, обычно от 32 до более 100. | / |
| Проверка паяных соединений | Визуальный | Скрытые, требуют рентгеновского обследования |
| Механическая разгрузка напряжений | Лучшее | Более жесткий |
| Простота сборки | Проще | Более сложная |
| Тепловые характеристики | Умеренные | Отличная |
| Электрические характеристики | Хорошие (более высокая индуктивность) | Лучшие (низкая индуктивность) |
| Области применения | Потребительская электроника, автомобильная электроника, промышленные системы управления и т. д. | Портативная электроника, радиочастотные устройства, системы управления питанием, телекоммуникации и т. д. |
| Надежность | Более надежная | Умеренная |
| Переделка | Проще, ручная пайка | Более сложная, требует печи для пайки и трафарета для печатной платы |
Выбор между QFP vs QFN: руководство по принятию решения на основе сценариев
Узнав об основных различиях между QFP vs QFN, у вас есть идеи, как выбрать подходящий вариант? Если нет, просто ответьте на следующие важные вопросы, чтобы найти ответ:
1. Насколько чувствителен ваш проект к физическому пространству?
Сценарий A: Плата с крайне ограниченным пространством
Решение: без колебаний выбирайте QFN.
Обоснование: он занимает меньше места и имеет более низкий профиль, что делает его подходящим для компактных конструкций.
Сценарий B: Достаточное пространство на плате
Решение: QFP является более экономичным вариантом.
Обоснование: корпус QFP проще в обращении, осмотре и доработке благодаря открытым выводам.
2. Какова мощность рассеивания чипа?
Сценарий A: Конструкция с высоким энергопотреблением
Решение: QFN является практически обязательным.
Обоснование: Тепловая прокладка под QFN и металлические прокладки на дне обеспечивают прямое и превосходное рассеивание тепла.
Сценарий B: Конструкция с низким энергопотреблением
Решение: QFP достаточно.
Обоснование: умеренное тепловыделение приемлемо для конструкций с низким энергопотреблением.
3. Насколько важна целостность сигнала?
Сценарий A: Высокочастотные или высокоскоростные цифровые схемы
Решение: QFN — лучший выбор.
Обоснование: он имеет меньшие паразитные эффекты, что выгодно для РЧ-трансиверов или модулей 5G.
Сценарий B: Стандартные или низкочастотные устройства
Решение: QFP vs QFN могут работать, но QFP может быть менее дорогостоящим.
Обоснование: для низкочастотных сигналов QFP подходит для управления индуктивностью.
4. Готовы ли ваши производственные и сборочные мощности?
Сценарий A: Передовая сборочная линия с точным размещением и рентгеновским контролем
Решение: QFP и QFN подходят одинаково.
Обоснование: QFN с бесконтактной конструкцией требует более тщательного контроля и обращения во время процесса пайки, а также передовых методов тестирования для проверки скрытых паяных соединений.
Сценарий B: Ограниченные возможности монтажных инструментов или частая ручная доработка
Решение: предпочтительнее QFP.
Обоснование: открытые выводы легко проверять, тестировать и переделывать вручную.
Заключение
После прочтения этого блога вы, возможно, прояснили некоторые моменты, которые вызывали у вас недоумение в отношении QFP vs QFN. Выбор между ними нелегкий, и часто необходимо учитывать множество факторов. Если вы все еще не уверены, какой из них подходит, отправьте свои проектные файлы в YONGVE. Наши эксперты предоставят вам профессиональные рекомендации по выбору корпуса QFP или QFN на основе вашего проекта печатной платы, области применения, производства и т. д.
