IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第10页
图 4-43 JEDEC 托 盘图形 ............................................. 32 图 5-1 典 型的 HDI 叠层 ， 2 + 4 + 2 结构 ........................ 33 图 5-2 材 料 热膨胀比较 ............................................. 35 图 5-3 SSD 应 用基 本制 作 步骤 ...…
9.1.4 端子，不上锡 ................................................... 96
9.2 封装失效 ........................................................... 96
9.2.1 封装翘曲 ........................................................... 96
9.3 退润湿失效 ....................................................... 97
9.3.1 QF上的退润湿 ............................................... 97
9.4 焊点破裂失效 ................................................... 97
9.4.1 焊点上的破裂 ................................................... 97
9.5 元器件失效 ....................................................... 98
9.5.1 元器件倾斜 ....................................................... 98
9.5.2 引线布局状况 ................................................... 98
9.5.3 焊接布局状况 ................................................... 99
9.5.4 焊点锡量 ........................................................... 99
9.6 空洞 ................................................................. 100
9.6.1 在X射线下的焊点空洞 .................................. 100
9.6.2 焊点空洞的切片和X光 .................................. 100
9.6.3 散热焊盘空洞
10 术语及缩写 ......................................................... 101
11 参考⽂献 ............................................................. 103
附录A ⾦相处理 ...................................................... 104
附录B 染⾊渗透试验 ............................................... 107
图
图3-1 只有底部端子的普通分立元器件 ................... 3
图3-2
只有底部端子的方形扁平无引线型封装 ....... 4
图3-3
只有底部端子的小外形无引线型封装 ........... 4
图3-4
只有底部端子的LGA型封装 ........................... 4
图3-5
典型QF横截面 ............................................... 5
图3-6
切割分离(a, b)BTC封装 ................................. 6
图3-7
MLF封装厚度与其它封装类型比较 ............... 6
图3-8
BTC阻焊膜间隙参考 ....................................... 7
图3-9
散热焊盘上模板分区图形设计图例 ............... 7
图3-10 建议模板设计：接地焊盘的焊膏覆盖率
在50％-60％(但是I/O
焊盘要100％) ............. 8
图4-1
各种形状的BTC元器件 ................................... 9
图4-2
单个LGA元器件底部 ....................................... 9
图4-3
普通单排引线框SO-QF封装组装模式 .... 10
图4-4
普通多排QF封装组装模式 ......................... 10
图4-5
单排SO和QF封装的端子布局 ................. 10
图4-6 对单排SO和QF JEDEC所定义的
封装外形 ......................................................... 11
图4-7
单排SO和QF封装各种端子设计 .............. 12
图4-8 奇偶数接触端子布局 ..................................... 12
图4-9 单排QF封装端子空缺方案 ......................... 13
图4-10 边角端子与外露散热器 ................................. 13
图4-11 细间距双排QF(无
引线)封装 ..................... 14
图4-12 QF双排封装 (顶视图和侧视图) ................ 14
图4-13 外排和内排端子各种布局 ............................. 15
图4-14 双排端子布局 ................................................. 15
图4-15 用于确定封装元器件的方向及A1和B1
端子的位置的外露DAP上的缺口 ................. 16
图4-16 两排和三排QF封装图例 ............................. 16
图4-17
基本双排端子各种布局 ................................. 17
图4-18
基本三排端子各种布局 ................................. 17
图4-19
各种接触脚几何尺寸 ..................................... 17
图4-20
普通QF封装外形图 ..................................... 18
图4-21
第一引脚位置选项 ......................................... 18
图4-22
BTC多种封装结构 ......................................... 18
图4-23 QF典
型芯片粘贴面，具有镍钯金表
面处理引线框 ................................................. 19
图4-24 QF拼板引线框上带有保护膜的典型
焊盘面 ............................................................. 19
图4-25
使用切割分离生产QF ................................. 20
图4-26
模封引线框布局 ............................................. 20
图4-27
使用冲压分离生产QF ................................. 21
图4-28 冲压分离与切割分离的比较及金线键
合选项图解 ..................................................... 21
图4-29 半蚀刻内缩接触脚和全蚀刻不内缩边
缘接触脚布局图例 ......................................... 22
图4-30
镀层结构比较 ................................................. 24
图4-31
QF定制位置的详图 ..................................... 24
图4-32
LGA印制板底视图 ......................................... 25
图4-33
LGA印制板顶视图 ......................................... 25
图4-34
使用切割分离方式基于基材制造BTC ......... 25
图4-35
Amkor的28I/O微引线框
®
封装 ..................... 27
图4-36 Fairchild MLP散热增强型SO，
专为开关电源开发 ......................................... 27
图4-37 Intersil的方形无引线，微引线
框模封( MLFP) ............................................. 28
图4-38
JEDEC MO-220封装外形 .............................. 28
图4-39
QF接触脚设计 ............................................. 29
图4-40 模拟元器件的LFCSP™(引线框芯
片级封装) ....................................................... 30
图4-41
美国国家半导体公司LLP(无引线封装) ...... 30
图4-42
典型的LLC和LFCSP详细外形 ...................... 30
2011年3月 IPC-7093-C
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图4-43 JEDEC托盘图形 ............................................. 32
图5-1 典型的HDI叠层，2+4+2结构 ........................ 33
图5-2 材料热膨胀比较 ............................................. 35
图5-3 SSD应用基本制作步骤 .................................. 39
图5-4 SSD过程步骤 .................................................. 40
图5-5 导通孔焊盘无阻焊膜和有阻焊膜侵入
的比较 ............................................................. 42
图5-6 平面和盖导通孔保护举例 ............................. 42
图5-7 导通孔保护模式 ............................................. 44
图5-8 金属芯板结构举例 ......................................... 45
图5-9 类型VII填充再金属化覆盖举例 ................... 46
图5-10 无焊接连接技术电路开发举例 ..................... 46
图6-1 底部端子元器件BTC系列 ............................. 47
图6-2 QF底部端子元器件引线框
阵列 ................. 48
图6-3 内缩和不内缩结构比较 ................................. 49
图6-4 焊盘图形和DAP散热焊盘布局指导 ............. 49
图6-5 6 I/O SO普通外形图形 ............................... 50
图6-6 JEDEC 6 I/O SO封装推荐焊盘图形 .......... 50
图6-7 QF元器件和焊盘图形组合图 ..................... 50
图6-8 趾部、跟部、侧面填充定义 ......................... 51
图6-9 内缩和不内缩封装外形和焊盘图形，
散热焊盘布局的比较 ..................................... 54
图6-10 SO 0.5mm间距，6端子，带散热焊盘 ....... 55
图6-11 DAP与PCB配合界面举例 ............................. 55
图6-12 θ
JA
vs. 数量的影响, 散热导通孔直径
和分布，带有9x9mm本体和7x7mm
散热焊盘的36 I/O QF的芯片尺寸 ............. 56
图6-13 可选阻焊膜变化比较 ..................................... 56
图6-14 (A)0.5mm和更大间距元器件，(B)0.4mm
间距元器件周边连接盘的阻焊膜 ................. 56
图6-15 典型的BTC外形细节 ..................................... 57
图6-16 封装上散热孔的数量对封装热性能
的影响 ............................................................. 58
图6-17 7x7mm，48引线和10x10mm，68引线
封装的PCB散热焊盘和导通孔排列 ............. 58
图6-18 80%规则与标准网格
系统对布线改善
的比较 ............................................................. 58
图6-19 空洞对散热性能的影响 ................................. 60
图6-20 X光图例显示散热焊盘上的空洞 .................. 60
图6-21 侵入型导通孔焊料从PCB底部流出 ............. 61
图7-1 底部端子元器件良好焊盘图形举例 ............. 63
图7-2 底部端子元器件不良焊盘图形举例 ............. 63
图7-3 搪锡与非搪锡BTC对比以及导致空
焊情况 ............................................................. 64
图7-4 过小PCB焊盘导致纯锡表面处理不能
与锡铅焊膏混合的区域 ................................. 64
图7-5 通用模板厚度推荐开孔尺寸 ......................... 66
图
7-6 7x7mm和10x10mm BTC元器件散热焊
盘模板设计 ..................................................... 66
图7-7 模板开孔壁面积 ............................................. 66
图7-8 评估再流前最大可接受偏移 ......................... 67
图7-9 金属轮廓分明的焊盘焊点 ............................. 68
图7-10 锡/铅焊料再流焊曲线 ................................... 70
图7-11 SAC合金焊料再流焊曲线 ............................. 70
图7-12 SAC合金流动特性 ......................................... 72
图7-13 组装后接触脚焊点和DAP焊点外形对比 ..... 73
图7-14 用各种技术检测漏焊的X光影像 .................. 74
图7-15 处理后典型的X光影像 .................................. 74
图7-16 线键合到
引线框X-RAY图例 ......................... 74
图7-17 扫描声音断层摄影术 ..................................... 75
图7-18 典型的散热平面空洞 ..................................... 77
图7-19 印刷在已堵塞的散热导通孔上的焊膏
分区与焊膏点阵的对比 ................................. 78
图7-20 焊膏分区和焊膏点阵空洞结果的
X-RAY影像 ..................................................... 78
图7-21 焊膏印刷方法：分区(左)对点阵(右) ......... 79
图7-22 焊膏分区对焊膏点阵-潜在空洞 ................... 79
图7-23 浸渍和目视检查 ............................................. 80
图7-24 过程模拟测试 ................................................. 80
图7-25
焊料受热至液态，BTC在焊料重新凝
固前取出 ......................................................... 82
图7-26 BTC焊接位置焊料清除 ................................. 82
图7-27 典型激光蚀刻模板开孔几何形状 ................. 82
图7-28 模板上窗格图形举例 ..................................... 83
图7-29 将焊膏印刷到元器件上的典型金属模板 ..... 83
图7-30 BTC元器件被夹持在模板治具上 ................. 83
图7-31
焊膏从模板开孔转移到BTC的底面上 ......... 83
图7-32
典型的滴涂系统 ............................................. 84
图7-33
运用模板的焊料凸起方法 ............................. 84
图7-34
PCB上模板对齐 ............................................. 85
图7-35
凸起元器件
放置并再流 ................................. 85
图8-1
向上电镀凸起 ................................................. 87
图8-2
温度冲击后QF焊点裂缝 ............................. 87
图8-3 7mm BTC封装，焊盘尺寸对疲劳寿命
的影响 ............................................................. 88
图8-4
带有可湿润侧面的QF ................................. 88
图8-5
威布尔图显示在长疲劳时间下薄板结果 ..... 89
IPC-7093-C 2011年3月
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图8-6 CTE不匹配导致裂缝形成 ............................. 91
图8-7 焊点结构累积疲劳损伤作用示意图 ............. 93
图8-8 1000次循环后由于CTE不匹配引起的
焊点裂缝 ......................................................... 94
图9-1 可接受QF边缘端子光学图像。如果
板子焊盘设计超出封装宽度，焊料填
充应该存在 ..................................................... 95
图9-2 可接受QF边缘端子光学图像。目视焊
料填充应该至少达到端子宽度的75% ........... 95
图9-3 由于印刷焊膏量不足，BTC横截面焊点
开路 ................................................................. 95
图
9-4 由于印刷焊膏量不足，在1000次循环后，
BTC横截面可靠性失效 ................................. 95
图9-5 LGA封装焊盘不上锡 ..................................... 96
图9-6 3-D X-RAY显示QF上的不润湿焊点 ......... 96
图9-7 不可接受的QF边缘端子光学图像。
焊料爬升高度有限，焊点开路可见，
封装也浮在焊盘上面 ..................................... 96
图9-8 QF横截面焊点开路图像，原因是焊
料到QF底部焊盘不润湿 ............................. 96
图9-9 边角焊点失效的LGA横截面，焊膏流
向封装焊盘 ..................................................... 96
图9-10 15x15mm BTC凹面翘曲 ................................ 96
图9-11 印刷和再流焊后
QF在散热焊盘有良
好润湿 ............................................................. 97
图9-12 在印刷和再流焊后QF散热焊盘退润湿 ..... 97
图9-13 QF边缘焊点的缺陷状况，显示焊点
的焊料不足 ..................................................... 97
图9-14 温度冲击后的QF焊点裂缝 ......................... 97
图9-15 倾斜BTC导致左边高度方向连接严
重开路 ............................................................. 98
图9-16 倾斜BTC导致右边有良好焊接高度 ............. 98
图9-17 BTS元器件全引线选项 .................................. 98
图9-18 BTS元器件半蚀刻引线选项 .......................... 98
图9-19 由于侧面铜不润湿引起少焊料填充 ............. 99
图9-20 底部端子元器件侧面焊料
填充对铜引
线有良好润湿 ................................................. 99
图9-21 焊料量增加引起焊料堆积 ............................. 99
图9-22 底部端子元器件无侧面焊料填充 ................. 99
图9-23 QF边缘焊点的目标条件，表现为焊
点空洞级别中等可接受，所有焊点已
再流过 ........................................................... 100
图9-24 QF边缘焊点可接受条件，显示焊点中
空洞级别增加，但良好不需采取措施 ....... 100
图9-25 具有大边缘焊点的BTC元器件。冲击测
试后此焊点没有任何裂纹 ........................... 100
图9-26 带有16个引脚的
QF，其引线焊点和
散热焊盘虽有空洞，但仍可接受，
不需采取措施 ............................................... 100
图9-27 空洞级别增加到30％以上的QF元器件，
可能存在可靠性问题 ................................... 100
图9-28 QF边缘焊点可接受条件，显示焊点
内空洞级别增加，但不需采取措施 ........... 100
图B1-1 在元器件去除后的BTC元器件(左)
和PCB(右) ................................................... 108
表格
表3-1
BTC元器件的总经营成本 ............................... 7
表4-1
QF和DF配置 ............................................... 9
表4-2
SO和QF的各种端子宽度 ......................... 13
表4-3
本体外形和最大端子数 ................................. 15
表4-4
引线框封装缺陷和失效模式 ......................... 23
表4-5
用于金属引线框电镀方式 ............................. 23
表4-6
基于基材封装的缺陷和失效模式 ................. 26
表4-7
典型QF封装外形和输入/输出 ................... 29
表4-8
触点间距和宽度变化 ..................................... 31
表4-9
LLC和LFCSP元器件的基本材料 .................. 31
表5-1
普通电介质材料的环境性质 ......................... 34
表5-2
各
种板子表面处理的主要属性 ..................... 37
表5-3
导通孔填充/掩盖对表面处理的工艺评估 ... 43
表6-1
方形扁平无引线，形成的焊点公差目标 ..... 51
表6-2
封装和焊盘图形(内缩和不内缩)尺寸 ......... 52
表6-3
基本机械属性的符号说明 ............................. 55
表6-4
触点间距和宽度变化 ..................................... 57
表7-1
颗粒大小比较 ................................................. 65
表7-2
共晶焊膏(63锡/37铅)典型再流焊曲线 ....... 69
表7-3 锡铅(SnPb)和锡银铜(SAC)再流焊曲
线比较 ............................................................. 69
表7-4
典型的无铅焊膏（SAC305或SAC405）
再流焊曲线....................................................... 71
表7-5
BTC散热/接地平面空洞标准指导 ............... 78
表8-1
终端使用环境的加速测试 ............................. 86
表8-2
典型材料的热膨胀系数 ................................. 90
表8-3
典型高度(已连接) ......................................... 91
表A1-1
常用于显示金属间化合物的蚀刻剂 ........... 106
2011年3月 IPC-7093-C
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Copyright Association Connecting Electronics Industries
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Not for Resale, 11/27/2015 17:57:03 MST
No reproduction or networking permitted without license from IHS
--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---