IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第11页

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 Q…

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

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

viii

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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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