1、焊盤設計考慮因素
焊盤設計是表面組裝最基本的工藝設計,一般應從以下四個方面考慮。
(1)最小重疊面積,必須滿足IPC-A-610所規(guī)定的最小焊縫寬度或長度要求。
(2)焊縫/焊點強度要求。
(3)焊接熱傳遞要求。
(4)工藝性要求,如減少移位、立碑、橋連、開焊等。
2、元器件焊端/引腳類別
元件的封裝結構形式很多,但焊端/引腳的種類并不多,主要有六類,包括:
(1)冒形端電極(Chip類封裝)。
(2)L形引腳。
(3)J形引腳。
(4)球形引腳(BGA類封裝)。
(5)城堡焊端。
(6)QFN焊端(BTC類封裝)。
1、冒形端電極的焊盤設計
所謂冒形端電極,是指片式元件那樣的有五個焊接面的焊端。使用冒形端電極的元件只有無引線的片式元件。
1)設計原則
片式元件,如果封裝尺寸為0603及其以上,焊盤尺寸對焊接直通率的影響不是很大,可以根據(jù)組裝密度選擇IPC-351給出的合適焊盤尺寸來進行設計。但如果封裝尺寸為0603以下,特別是0201、01005,焊盤尺寸對焊接直通率的影響就比較大了,變得非常敏感。
主要影響尺寸為焊盤伸出長度,太長容易引起立碑。
需要指出的是,電阻在寬度方向上的兩面無電鍍層,如果采用波峰焊接,焊盤寬度應減小30%,在長度方向向外增加0.2mm以上。
2)業(yè)界設計經(jīng)驗
下表為:推薦焊盤設計尺寸,單位:mm(mil)
封裝名稱 | Z | G | X | Y |
01005 | 0.66(26) | 0.15(6) | 0.23(9) | 0.25(10) |
0201 | 0.83(33) | 0.23(9) | 0.38(15) | 0.30(12) |
0402 | 1.37(54) | 0.30(12) | 0.50(20) | 0.53(21) |
0603 | 2.10(83) | 0.58(23) | 0.81(32) | 0.76(30) |
2、L形引腳的焊盤設計
L形引腳的封裝有QFP、SOP
1)設計原則
L形引腳腳跟為主焊縫,腳尖為副焊縫。焊盤間隔最小為0.13mm。
2)業(yè)界設計經(jīng)驗
一般焊接問題多的是引腳中心距為0.4mm的QFP,經(jīng)驗是鋼網(wǎng)開窗寬度應<焊盤0.05mm以上。
3、J形引腳的焊盤設計
形引腳的封裝有LCC、SOJ
設計原則
J形引腳腳尖為主焊縫,腳跟為副焊縫。由于引腳間距標準,焊盤的設計也很標準,原則上腳尖外擴1/3~1/2T,腳跟外擴2/3~33T。
4、球形引腳的焊盤設計
使用球形引腳的封裝主要有BGA類封裝。
對于球形引腳焊盤的設計,理想情況下應根據(jù)BGA載板焊盤直徑的大小來設計,由于各封裝廠家采用的焊球尺寸、焊盤尺寸不統(tǒng)一,實際上很難做到。一般都是根據(jù)BGA焊球的中心距設計,以兼顧不同供應商的BGA。下表是參考業(yè)界多家的設計規(guī)范給出的一個BGA焊盤設計尺,僅供參考。
名義焊球直徑 | BGA的間距 | 焊盤直徑 |
0.75 | 1.50、1.27 | 0.55±0.05 |
0.60 | 1.00 | 0.45±0.05 |
0.50 | 1.00、0.80 | 0.40±0.05 |
0.45 | 1.00、0.80、0.75 | 0.35±0.05 |
0.40 | 0.80、0.75、0.65 | 0.30±0.05 |
0.30 | 0.80、0.75、0.65、0.50 | 0.25+0/-0.05 |
0.25 | 0.40 | 0.20+0/-0.03 |
0.20 | 0.30 | 0.15+0/-0.03 |
5、QFN的焊盤設計
QFN的焊接,特別是多排焊端的QFN問題比較多,主要為焊端開焊和橋連。之所以如此,是因為QFN封裝下面一般有一個大的散熱焊端,焊接時焊錫有一個向上的托舉力。
1)設計的原則
焊盤與熱沉焊盤、焊盤與焊盤最小間隔應≥0.2mm,以免貼裝時發(fā)生橋連。
2)熱沉焊盤上導熱孔的設計
熱沉焊盤的有效散熱有賴于導熱孔與地層的連接,散熱孔布局在熱沉焊盤的周邊比中心要好很多,20個以上的孔對散熱效率并沒有太明顯的提升。塞孔焊縫中的空洞率要少,一般為15~25%(60%焊膏覆蓋率條件下,也就是鋼網(wǎng)開窗為非實開窗),而不塞則為35~45%,大約差一倍,這與一般的認識相反。推薦孔徑為0.20~0.33mm,中心距按1.27mm設計
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