【经验】UMS QFN模压塑料封装GaAs微波芯片的设计注意事项
UMS，作为一家知名色RF MMIC器件设计厂商，旗下包含了众多性能优异的RF器件，其封装形式也根据不同的应用环境而略有不同，主要包括SMD、SMT、QFN等封装。如CHA3666-QAG低噪声放大器选用的就是16L-QFN 3 x 3封装形式。而模压塑料QFN封装的芯片，如图1所示，拥有非常优异的电学性能和低成本的热性能，能够为电子系统提供稳定而可靠的工作性能。同时，根据不同芯片的引脚数目及分布的差异，UMS也可以同时支持四种包覆成型塑料QFN封装形式，以支持不同类型器件的大规模生产以及应用，如图2所示。
图1 QFN封装的外形以及信息示意图
图2 UMS的RF器件支持多种引脚数量以及分布的QFN封装形式
为了保证RF器件的工作性能满足设计需求，UMS将其封装在PCB板上以验证其性能，因此PCB板应当根据RF器件进行相应设计，如必须为PCB的接地提供非常好的封装接地，以及子系统的接地和PCB板上的接地焊盘之间的连接通常使用金属通孔结构来完成。其封装外形图如图3和图4所示。而由于UMS旗下产品可以支持图2中的四种QFN封装形式，因此其在PCB板上的封装通孔也略有不同，如图5所示，器件应用工程师需要根据器件类型和封装形式灵活设计合适的PCB板，以能够有效验证器件的工作性能。
图3 QFN封装芯片在母板上的引脚分布以及传输线分布示意图
图4 安装在PCB板上的QFN器件截面图
图5 不同QFN封装形式下的通孔几何形状和尺寸
在UMS旗下RF器件的大规模应用中，其应用母板的设计要尽量接近数据表中UMS推荐PCB板的设计规格，因此需要着重考虑的因素主要包括：PCB堆叠结构、PCB材料性能、PCB热电容、锡膏性能、模版印刷的制造公差、布局工具的灵活性和可重复性以及锡膏回流曲线和烤箱特性。图6所示即为器件封装在PCB板或者应用母板上时的通孔分布示意图。同时，由于QFN封装尺寸较小，有可能会出现焊料桥接的错误，造成器件难以正常工作。对于此封装难点，UMS推荐使用的是焊料掩膜技术，用于确定焊料可以流动的区域，并控制封装触点（引线和裸露焊盘）下的焊料均匀性，以此提高焊接连接的质量和可靠性。在图6所示的焊盘和接地端子上就应用了焊料掩膜技术，其截面图分别如图7和图8所示。
图6 以16L-QFN 4 x 4封装为例，通孔分布及用途示意图
图7 QFN封装中，焊盘的焊料掩膜示意图
图8 QFN封装中，接地端子的焊料掩膜示意图
在PCB板和应用母板的设计制造过程中，需要根据所选的焊膏材料和印刷设备的能力来完成。为了保证器件与PCB板和应用模板的焊接满足设计规则，UMS推荐使用的是一种非常有效且简便的方法，即将暴露的焊盘表面设计成一个阵列，以能够提高与焊盘定义最小区域的兼容性。如图9所示，焊盘上方的模板孔径小通常于铜焊盘；而裸露焊盘区域的模板设计源于对预连续批次的试验和评估，以确定最佳模式，图10所示即为两个接地端子的模板设计示例。
图9 芯片封装中，焊盘模板孔径通常小于焊盘面积
图10 接地端子上的模板设计实例
在QFN封装芯片的实际应用过程中，可以作为表贴器件封装在PCB板上，以供设计人员使用。而在经过芯片的QFN模压塑料封装、引脚及通孔分布设计、焊盘设计等流程后，如何正确的封装在PCB板上也是一个非常重要的步骤。UMS建议遵守标准的SMT流程，如图11所示，包括模板焊料印刷，标准取放设备和回流焊炉等。在SMT流程结束后，一个包含UMS RF器件的应用板就制作完成了，应用工程师可以基于此部件进行性能评估以及设计开发。
图11 QFN封装芯片封装在PCB板上时，应遵循标准的SMT流程图
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产品型号
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品类
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RF Bandwidth (GHz)min
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RF Bandwidth (GHz)max
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Gain(dB)
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IP3(dBm)
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P-1dB OUT(dBm)
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Sat. Output Power(dBm)
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PAE(%)
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Bias(mA)
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Bias(V)
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Case
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CHA1008-99F
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低噪声放大器
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80
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105
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17
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DC
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5
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DC
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DC
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115
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2.5
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Die
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选型表 - UMS 立即选型
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应用方案 发布时间 : 2019-08-12
High performance MMICs in L, S, C, X,Ku, Ka and Q Bands
型号- CHT4690-FAB,CHK8101-SYC,CHA8252-99F,CHT4660-QAG,CHA8254-99F,CHR3693-QDG,CHA3688AQDG,CHA2595-98F,CHA8262-99F,CHA4253A98F,CHA4253-QQG,CHR3352-QEG,CHR3693-99F,CHW4212-QKA,CHA8012-99F,CHA2595-QDG,CHA4107-99F,CHA3396-QDG,CHA4107-QDG,CHA8362-99F,CHA5005-QDG,CHA3666-99F,CHW4313-QAG,CHA8312-99F,CHA2362-98F,CHR3762-QDG,CHA6653-QXG,CHA3666-QAG,CHA7453-99F,CHA6354-QQA,CHA6653-98F,CHT3091-FAB,CHA3395-98F/QDG,CHA2352-98F,CHW4312-QKA,CHA4253-FAB,CHA8352-99F,CHW4213-QAG,CHA6550-98F,CHR3693-FAB,CHA6282-QCB,CHA7455-99F,CHA3801-FAB,CHA2069-FAB,CHA2368-98F,CHA8612-QDB,CHA3666-FAB,CHA6357-QKB,CHA6550-QXG
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UMS Space solutions for New Space, LEO, GEO,deep space missions,Earth observation and communications
型号- CHA2063A99S,CHT4690-FAB,HB20M,CHA6710-FAB,CHA5350-99F,PPH25,CHA2394-99S,CHA3689-99S,CHA5115-99S,CHA5350-99S,CHA7115-99S,CHA3656-FAB,CHV1206A98S,CHS5100-99S,CHA6652-98S,CHT4016-99S,CHKA012BSYA,GH50,PH25,CHA5266-FAB,CHA2110-QDG,CHP4010-99S,CHS5104-99S,CHA2090-99F,HP07,CHX2193-99S,ULRC,CHA6710-99S,CHA8710-99S,PH10,CHK9014-99F,CHK8201-SYA,CHA6551-99S,PH15,CHA3666-99F,CHP3015-99S,CHE1270-QAG,CHT4660-FAB,CHA3801-99S,GH25,CHA3666-99S,CHA2110-99S,CHT3091A99F,CHA3666-QAG,CHA8054-99S,CHT4690-99S,CHX2089-99S,CHT3091-FAB,CHT4012A98S,CHT3091A99S,CHA2066-99S,CHE1270A99S,CHA4253-FAB,CHA5266-99F,CHA3023-99S,PPH15X,CHX2090-99S,GH15,CHA2098B99S,CHR3693-FAB,CHA6550-98F,CHT4694-99S,CHE1270A99F,CHA3801-FAB,CHA2069-FAB,CHP6013-SRF,BES,CHA8352-99S,CHS5104-FAB,CHA8710A99F,CHA3666-FAB,CHX2193-FAB,CHA3024-FDB,CHV1203A98S
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品牌：UMS
品类：GaAs Monolithic Microwave IC
价格：￥169.1086
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可定制UV胶的粘度范围：150~25000cps，粘接材料：金属，塑料PCB，玻璃，陶瓷等；固化方式：UV固化；双固化，产品通过ISO9001:2008及ISO14000等认证。
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可烧录IC封装SOP/MSOP/SSOP/TSOP/TSSOP/PLCC/QFP/QFN/MLP/MLF/BGA/CSP/SOT/DFN；IC包装Tray/Tube/Tape；IC厂商不限，交期1-3天。支持IC测试（FT/SLT），管装、托盘装、卷带装包装转换，IC打印标记加工。
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