IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第12页

此页留作空白 IPC-7093-C 201 1 年 3 月 x Copyright Association Connecting Electronics Industries Provided by IHS under license with IPC Not for Resale, 11/27/2015 17:57:03 MST No reproduction or networking permitted without l…

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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底部端⼦元器件(BTC)设计和组装⼯艺的实施

1 范围

本文描述了采用底部端子表面贴装元器件(BTC)

在设计和组装方面的挑战，BTC元器件外部连

接由构成元器件整体一部分的金属端子组成。

本文BTC是指仅有底部端子并要实施表面贴装

的所有类型元器件。这包括QF、DF、SO、

LGA、MLP和MLF等业界描述性术语，它们都

采用表面到表面互连。这里所含信息的焦点放在

BTC元器件的关键设计、组装、检验、维修以

及和BTC相关的可靠性问题上。

1.1 ⽬的这份文件的目标读者是与电子设计、

组装、检验和维修等过程有关的经理、设计和

工艺工程师、操作

员和技术员。本文件的目的

是给正考虑采用锡/铅、无铅、粘合剂或其它形

式互连工艺来组装BTC类元器件的那些公司提

供实际而有用的资讯。

1.2 内容本文件虽然不是包含一切的秘方，

但它识别了影响进行稳健和可靠组装的许多特

性，可给正面临组装制程问题的元器件供应商

提供指导性的信息。BTC元器件与其它表面贴

装元器件比较而言，元器件供应商、产品设计

人员和组装人员之间关于影响组装参数的信息

交流更为至关重要。

2 适⽤⽂件

2.1 IPC

IPC-T-50 电子电路互连与封装术语及定义

IPC-CH-65 印制板及组件清洗指南

IPC-D-279 Design Guidelines for Reliable Sur-

face Mount Technology Printed Board Assemblies

IPC-A-610 电子组件的可接受性

IPC-SM-785 Guidelines for Accelerated Reliabil-

ity Testing of Surface Mount Solder Attachments

IPC-1756 Manufacturing Process Data Manage-

ment

IPC-2226 Sectional Design Standard for High

Density Interconnect (HDI) Printed Boards

IPC-4101 刚性及多层印制板用基材规范

IPC-4761 Design Guide for Protection of Printed

Board Via Structures

IPC-6012 刚性印制板的鉴定及性能规范

IPC-7351 Generic Requirements for Surface

Mount Design and Land Pattern Standard

IPC-7525 模板设计指导

IPC-7526 Stencil and Misprinted Board Cleaning

Handbook

IPC-9201 Surface Insulation Resistance Hand-

book

IPC-9701 表面贴装焊接连接的性能测试方法

及鉴定要求

J-STD-001 焊接的电气和电子组件要求

J-STD-002 元器件引线、端子、焊片、接线柱

和导线的可焊性测试

J-STD-005 焊膏要求

J-STD-020 非气密固态表面贴装器件潮湿/再

流焊敏感度分级

J-STD-033

潮湿/再流焊敏感表面贴装器件的

操作、包装、运输及使用

2.2 JEDEC

JEDEC Publication 95 JEDEC Design Stan-

dard, Design Requirements for Outlines of Solid

State and Related Products Design Guide: 4.8, Plas-

tic Quad and Dual Inline Square and Rectangular o

Lead Packages (With Optional Thermal Enhance-

ments) (QF/SO) Date: September 2006, Issue: C

1. www.ipc.org

2. www.jedec.org

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