آشنایی با پکیج QFP در قطعات SMD

قطعات QFP (پکیج QFP) یک پکیج مدار مجتمع SMD هستند. فرم استاندارد آن یک بدنه مستطیلی مسطح، معمولاً مربع شکل است که پین‌های آن از هر چهار طرف بدنه آی سی بیرون آورده شده‌اند. پین‌ها به شکل بال پرندگان L شکل هستند تا در حین مونتاژ روی PCB، اتصال محکمی داشته باشند. روکش استاندارد پین‌ها، قلع مات بدون سرب است. پکیج QFP تقویت‌شده حرارتی با پسوند «-EP» نشان داده می‌شوند. پد مرکزی در زیر قطعات QFP قرار دارد و به‌عنوان اتصال زمین و همچنین هیت سینک برای تراشه عمل می‌کند. این پد را می‌توان به PCB لحیم کرد تا گرما را بهتر دفع کند.

دستورالعمل های طراحی PCB برای پکیج QFP

با کوچک شدن اندازه پکیج و افزایش تعداد پین‌های پکیج QFP، تحمل ابعادی و دقت موقعیت یابی بر فرآیندهای بعدی تأثیر می‌گذارد. زمانی که دو تأمین‌کننده مجزا قطعات تولیدی را برای PCB تهیه می‌کنند، قابلیت تعویض قطعات نیز نگران‌کننده است. طرح PCB بهینه شده برای یک تأمین‌کننده ممکن است مشکلاتی با قطعات تأمین‌کننده دیگر داشته باشد. هنگامی‌که با بیش از یک تأمین‌کننده طرف هستید، طرح PCB باید برای هر دو تأمین‌کننده بهینه شود. طراحی فوت پرینت PCB قطعات QFP و طراحی شابلون برای مونتاژ SMD و عملکرد الکتریکی و مکانیکی تراشه نصب شده بسیار مهم است.

قطعات QFP

مخفف Quad Flat Package است که به معنای بسته‌بندی تخت مربعی است. پکیج QFP دارای پین‌هایی در اطراف بدنه است که کاملاً واضح است. سه نوع مواد پایه وجود دارد: سرامیک، فلز و پلاستیک. بدنه پلاستیکی، اکثریت قریب به‌اتفاق QFP ها را تشکیل می‌دهد.
مشخصات مختلفی مانند 1.0mm، 0.8mm، 0.65mm، 0.5mm، 0.4mm، 0.3mm و غیره وجود دارد. حداکثر تعداد پین در مشخصات فاصله مرکزی پین تا پین 0.65 میلی‌متر 304 عدد است.

تفاوتی در فاصله مرکزی پین‌ها وجود ندارد، اما با توجه به ضخامت بدنه تراشه، به سه نوع قطعه QFP (ضخامت 2.0 میلی‌متر ~ 3.6 میلی‌متر)، LQFP (ضخامت 1.4 میلی‌متر) و TQFP (ضخامت 1.0 میلی‌متر) تقسیم می‌شود.
مدارهای مجتمع QFP در فرمت‌های مختلفی با تعداد پین‌های متفاوت عرضه می‌شوند. اغلب پکیج QFP ممکن است مربع باشد و تعداد پین‌ها ممکن است به ارقام 256 یا حتی بیشتر برسد. یک QFP 256 پین معمولاً 64 پین در هر طرف دارد. برخی از پکیج‌های کوچک‌تر دارای تعداد پین 32 پین می‌باشند، یعنی 8 پین در هر طرف، با فرض مربع بودن پکیج.

انواع پکیج‌های پکیج QFP

اختصارات مختلفی برای فرمت‌های مختلف آی سی های QFP وجود دارد. برخی از آن‌ها به‌ تفصیل در زیر آمده استو

BQFP مخفف Bumpered Quad Flat Pack به معنی پکیج چهارگانه تخت ضربه‌گیر: این فرم از آی سی های QFP دارای زائده هایی در چهار گوشه است تا از پین‌ها در برابر آسیب مکانیکی قبل از لحیم‌کاری محافظت کند. یکی از مشکلات اصلی قطعات QFP، سهولت خم شدن و آسیب دیدن پین‌ها است. به دلیل گام بسیار ظریف، در صورت خم شدن پین‌ها تعمیر دیوایس بسیار دشوار است و معمولاً از نظر اقتصادی مقرون به‌صرفه نیست.

CQFP مخفف Ceramic Quad Flat Pack: این یک نسخه باکیفیت بالا از QFP است که بدنه آن از سرامیک ساخته شده است.CQFP سرامیکی در بدنه‌های با اندازه‌های مختلفی عرضه می‌شود، با تعداد پین معمولاً از 28 تا 352، مقادیر گام CQFP از 0.5 میلی‌متر تا 1.27 میلی‌متر استفاده می‌شود. ضخامت بدنه CQFP معمولاً از 1.27 میلی‌متر تا 4 میلی‌متر متغیر است.

HQFP مخفف Heat sinked Quad Flat Pack: در بسیاری از مدارهای مجتمع، به‌ویژه مدارهایی که تعداد پین‌های بالایی دارند، ممکن است سطوح بالایی از گرما تولید شود. این گرما باید به طریقی دفع گردد. برای رسیدن به این هدف، تعدادی از پین‌ها، اغلب در مرکز طرف مقابل، با یک پین ضخیم‌تر جایگزین می‌شوند که به یک پد بزرگ روی PCB با مساحت زیادی از مس متصل به آن لحیم می‌شود. این کار مقدار قابل‌توجهی از گرما را از بین می‌برد.

LQFP مخفف Low profile Quad Flat Pack: ضخامت بدنه یا ارتفاع پکیج Low Profile نازک‌تر است. ارتفاع این پکیج 1.4 میلی‌متر است که برای مواردی که ارتفاع تراشه ممکن است مشکل ساز باشد کمک می‌کند. تعداد پین‌ها برای LQFP از 32 تا 256 و اندازه بدنه از 5×5 میلی‌متر تا 28×28 میلی‌متر متغیر است. گام‌های موجود برای پکیج LQFP 0.3، 0.4، 0.5 و 0.65 میلی‌متر است.

MQFP مخفف Metric Quad Flat Pack: یک پکیج QFP که در آن اندازه‌گیری‌ها و به‌ویژه فاصله بین پین‌ها در ابعاد متریک تعریف می‌شود. قطعات QFP استاندارد معمولاً از اندازه‌گیری‌های امپریال استفاده می‌کنند و فاصله پین‌ها و غیره برحسب ابعاد امپریال تعریف‌شده‌اند.

PQFP مخفف Plastic Quad Flat Pack: در این پکیج از مواد پلاستیکی استفاده‌شده است. برخی از پکیج QFP می‌توانند از سرامیک استفاده کنند. آی سی های PQFP می‌توانند از نظر ضخامت از 2.0 میلی‌متر تا 3.8 میلی‌متر متفاوت باشند.

TQFP مخفف Thin Quad Flat Pack: پکیج TQFP دارای ضخامت بدنه 1.0 میلی‌متر و مواد بسته‌بندی مورد استفاده پلاستیک است.

برخی از سایر قطعات QFP عبارت‌اند از:

• VQFP – Very Thin Quad Flat Pack. Around 0.8 mm thick.
• HVQFP – Heatsink Very thin Quad Flat Pack. Also around 0.8 mm.

در اینجا تصویری از Digikey وجود دارد. پکیج HVQFP به شما امکان می‌دهد یک هیت سینک را در بالا نصب کنید تا اتلاف گرمای بهتری داشته باشد.پکیج QFP به‌طور گسترده در بسیاری از مدارها و مجموعه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این شکل از بسته‌بندی، تعداد بالایی از اتصالات را در اطراف دیوایس قرار می‌دهد. با پیچیدگی روزافزون بسیاری از مدارهای مجتمع، این شکل از بسته‌بندی نصب سطحی، سطوح بالای اتصال موردنیاز را قادر می‌سازد تا در قالبی مناسب در کنار هم قرار بگیرند. اگرچه پکیج QFP به‌خوبی کار می‌کند، دو فاکتور مهم وجود دارند که باید هنگام استفاده از QFP به یاد داشته باشید.

1- آسیب دیدن پین پکیج QFP:

پین‌های روی پکیج QFP کوچک و بافاصله نزدیک هستند و درنتیجه آسیب دیدگی و تغییر شکل آن‌ها در اثر اندک جابجایی آسان است. تعمیر آن‌ها نیز بسیار دشوار است. برای اطمینان از به حداقل رساندن آسیب، آن‌ها باید با دقت نگهداری شوند که اغلب در بسته‌بندی مخصوص حمل می‌شوند تا محافظت کافی را فراهم کنند. این بسته‌بندی را می‌توان بر روی ماشین‌های p&p برای مونتاژ استفاده کرد و درنتیجه اطمینان حاصل کرد که خطر آسیب قطعات QFP به حداقل می‌رسد.

2- چگالی مسیر PCB:

تعداد بسیار بالای پین‌هایی که می‌توان با قطعات QFP جای داد به این معنی است که هنگام طراحی برد مدار چاپی دقت زیادی لازم است. تعداد بالای پین‌ها می‌تواند منجر به مشکلاتی در تراکم مسیر در اطراف دیوایس QFP شود. برای اطمینان از اینکه هیچ یک از قوانین طراحی نقض نمی‌شود، نیاز به مسیریابی و طراحی دقیق است. با توجه به مزایای آن‌ها، پکیج QFP به‌طور گسترده در صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند تا مجموعه‌های بسیار پیچیده را به‌سرعت، با کارآمدی بالا و قابل‌اطمینان تولید کنند.