IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第34页

这些 引线 键 合 选 项 常 用 来 产 生 需要的电气连 接。 切割分离 封装可 进 一 步 分 为 两 个 分 类， 如 图 4- 29 ： 不内 缩 ( 全 ) 引线 封装和内 缩 引线 封装。 全 引线 封装有 整 个 引线厚度外露 在封装 侧 面，而 引线 内 缩 封装有底部 半蚀刻引线框 ，导 致 只 有 引线厚度 的上 半 部 分外露于 封装 侧 面。 仅 当 封装内置有一个 蚀刻引线框 时，内 缩 方式 是 可 行 的…

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冲压分离方法比切割分离更复杂和更昂贵。冲
压分离需要模具，将每个元器件放入模穴中而
元器件之间的引线框网依然外露。引线框网采
用与元器件相匹配的模具单次冲断。
切割分离和冲压分离都留有从引线框上切割下
来的的引线露铜切口。如果焊接系统能润湿这
些外露切口，这些外露切口可以当作填充的表
面。一些用户也可要求BTC供应商在分离后采
取附加的措施来保证切口的可焊性。这些措施
是要允许用户根据BTC两侧形成的
趾部焊料填
充情况来辅助检验组装的可靠性。
图4-28显示运用冲压分离和切割分离的结果差
异。
封装冲压分离是在最后组装期间从模封带单次
冲压而成的，而切割分离封装是以阵列模式组
装，在最后的切割操作中分离成单个的元器件。
图4-28的左图显示的是从独立塑封阵列进行的冲
压分离，草图中显示的模穴壁有一些脱模倒角
以易于塑封元器件从模具
穴位中分离。
如图4-28左面的照片所示，冲压分离元器件第二
个明显的特征是引线框超出模封边缘并有小的
伸出，以隔开防止模具切割到模封化合物。
图4-28右面的略图表示用切割分离的剖面，但没
有伸出引线和脱模倒角。
图4-28同时体现了3种可选择的普通引线键合：
• 芯片和引线端之间的键合
• 芯片和芯片外接盘间 的 键 合(也称
做“打地
线”)
• 芯片外接盘和引线端间的键合
IPC-7093-4-27-cn
图4-27 使⽤冲压分离⽣产QF
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IPC-7093-4-28-cn
图4-28 冲压分离与切割分离的⽐较及⾦线键合选项图
解
冲压分离
切割分离
芯片
芯片
2011年3月 IPC-7093-C
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这些引线键 合 选项 常 用来 产 生 需要的电气连
接。
切割分离封装可进一步分为两个分类，如图4-
29：不内缩(全)引线封装和内缩引线封装。全
引线封装有整个引线厚度外露在封装侧面，而
引线内缩封装有底部半蚀刻引线框，导致只有
引线厚度的上半部分外露于封装侧面。
仅当封装内置有一个蚀刻引线框时，内缩方式
是可行的。内缩方式提供了更好的固定引线的
方法，也让封装更牢固。缺点是可能一些测试
插
座不能设计成与该区域相接触。
关 于 内缩 结构一个更重要的缺点是焊点不可
视，让检验更困难。模封化合物将内缩端子隔
开，使其无法在元器件边缘处形成焊料填充。
同时冲压或切割后切口未电镀表面焊料湿润困
难，事实上内缩结构决定了不管采用什么焊接
制程都不能保证形成完整的填充。
4.3.2 缺陷类型 由制造方法导致的常见缺陷
为：
• 引线框与模封化合物分层，有时会导致引线框
的
键合线拉松。
• 模封化合物残留在引线、芯片垫，这会影响焊
料、芯片连接或线键合。
• 由模封化合物不完全填充所导致的空洞。
• 模封过程中键合线偏倒，导致短路，较少情况
会导致键合线断裂。
• 在切割过程中在封装边缘上粘上铜屑，情况严
重时会导致短路，特别在SMT再流焊工艺中。
• 切割或冲压工艺中的毛刺影响了元器件的共
面
性或焊点的形状。
• 元器件尺寸公差控制不够，特别是宽度和长
度，导致与测试插座配合差。
• 第一引脚的不正确标识。
表4-4显示了通常引线框封装缺陷的一些例子。
该 表描述了缺陷的三个级别并强调了可能的
原因。
电镀特征是引线框BTC结构重要的一部分。元
器件封装外接盘和外部端子必须小心处理以得
到最强健的连接结构。表4-5提供了一些潜在缺
陷例子。
4.3.3 标记选择 BTC封装标记的通常方法为：
• 高对比度油墨的移印，通常是白色的。
• 激光标记，通常是低对比度的细小的字体。
• 使用油墨的激光标记，提供高对比度和细小的
字体。
4.3.4 使⽤的材料 引线框最常用是用铜制造
的。可使用的模封化合物是多样的，化合物的
选择不仅取决于QF-SO内部的元器件，也取
决于模封设计和模封设备。这些
模封化合物配
方成有良好的流动性，保证填充足够同时键合
线的偏倒最小化。
采用的引线表面处理是多样的。最普遍的是iPd
Au(镍钯金)和锡。SnBi(锡铋)有时也用作表面
镀层处理，和其它合金的镀层焊料一样。表4-5
显示了一些镀层的变化。图4-30显示了镀层组合
的厚度关系。
4.3.5 可焊性测试 BTC元器件的可焊性测试
应该按照IPC-J-STD-002规范执行。许多独特的
测试方法也
适用于BTC元器件。测试方法S(应
用于锡/铅焊接工艺)和S1(无铅焊接工艺)是最
适用于BTC表面贴装元器件的。
4.4 定制的QF和SO(DF) BTC封装基于
引线框的QF系列最吸引人的特点之一是相对
低的成本，设计和制造定制的版本所需时间最
少。以上描述了QF所有的工艺、材料。定制
最主要的方法是修改引线框。图4-31表示了在引
线框导入了一些修改。
IPC-7093-4-29-cn
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
内缩
不内缩
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表4-4 引线框封装缺陷和失效模式
普通基于引线框封装缺陷和失效模式
缺陷/失效模式潜在失效 检测⽅法原因
级别1 封装内
由于贮存或干燥不当，水份过量 再流焊中爆米花，分层 检测困难
当元器件贮存或干燥不当时，吸取环境中的
水分
有害的封装化合物空洞 腐蚀、分层 超声波 不恰当的模封制程控制或操作
封装破裂 机械和/或电气失效
目视检查、芯片
渗透
封装时过度机械弯曲，模封化合物结合线
模封化合物逐渐失效，导致引线脱落的
潜在失效
引线脱落或键合线
断裂 目视检查 模封、切割或冲压制程缺陷
芯片外接盘和芯片间分层
过热、键合线断裂、芯片
破裂
超声波、拆解 润湿不良、不正确固化
键合线断裂 电气开路 X-ray
线键合制程控制错误、模封化合物使键合丝
偏倒
引线框针脚上浮或破裂 电气开路 X-ray、电气测试 线键合制程控制错误、表面污染、电镀不良
芯片键合球上浮 电气开路 X-ray、电气测试
线键合制程控制错误、表面污染、芯片金属
层不良
键合线短路电气短路 X-ray、电气测试 模封偏倒、线键合制程控制
级别2 封装外
不润湿引线表面 连接开路 目检、X-ray 表面氧化, 镀层污染或厚度不正确
尺寸超出规范测试插座接触不良测量 模封(厚度) 或分离
引线上粘铜 引线短路目检 切割条件不良
平整度不良 焊点开路 目检模封或分离方法问题
毛边 电气短路目检分离工艺
测试插座接触焊盘后产生的凹痕 焊点空洞和潜在连接失效 目检
过量的探针测试破坏了镀层，导致最终焊点
出现不润湿斑点或空洞
标识缺陷 错误元器件或未知元器件 目检 标识不良、操作失误
级别3 封装安装到板⼦
焊接点空洞 长期电气开路 X-ray 焊膏焊接或再流焊工艺
焊盘不润湿 电气开路 X-ray、电气测试 元器件污染或焊接工艺
封装下面桥接电气短路 X-ray、电气测试 元器件或电路板污染、焊接工艺
封装漂浮在焊料上，从PCB板上抬起 电气开路、耐冲击性差 目检 焊料过多
因为自重，封装陷入焊料中，引起有
害
的焊料移位，导致桥接和/或焊接不良
电气短路 X-ray
元器件对再流焊来说太重，焊料在温度下流
变性
表4-5 ⽤于⾦属引线框电镀⽅式
镀层类型 特点说明
镀锡至少10μm 最普遍
iPdAu 0.508μm，0.013μm和0.005μm 通常被称为Samsung表面处理 所有间距0.4mm的均采用iPdAu，较大间距的用其它方法。
在键合区带银的镀锡表面处理 模封后，裸铜镀锡
iPdAu 1.02μm，0.08μm和0.010μm 通常被称为Shinko表面处理 所有iPdAu用0.4mm间距，较大的是其它方法
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