IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第35页
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 /…
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
IPC-7093-C 2011年3月
22
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 license from IHS
--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---
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
2011年3月 IPC-7093-C
23
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 license from IHS
--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---
该引线框不是方形的，测得大小为5mm×7mm，
其中一边有7个引线，另一边有9个引线。另外，
两边的引线直接与芯片外接盘连接。
另一选择是将芯片散热焊盘分开。这种选择让
各独立的芯片有散热隔离。
4.5 LGA、QF和SO(DF)基于基材的封装
的详细说明
4.5.1 基于基材封装的制造⽅法 基于基材的
封装和基于引线框的封装在很多方面相类似。
用引线框方式封装的许多元器件也可用基材方
式封装。由于
成本和可靠性方面原因，只有对
于小体积元器件，基材封装才作为引线框的替
代。
基材有时装联单个芯片，但更为普遍的是，基材
与多个有源及无源器件互连或封装。根据ITRS
定义，包含有许多组件的封装属于SiPs(系统级
封装)，它意 味 着至少含有两 个不同的有源器
件。其它不符合严格的SiP定义的组件是简单高
密度电子组件。可通过直接芯片粘贴、芯片堆
叠、倒装芯片组装、采用0201和01005的SMT元
器件来增加组装密度
。
用于BTC元器件的基材本质上是多层电路板，
通 常由BT绝 缘材 料制成，常采用HDI制造技
术。图4-32和4-33表示BTC元器件典型基材的两
面。
该基材测得尺寸为~75mm×300mm。基材底部
表面最终要焊接在电路板上。在电路板测试中，
带有“X”标记的板子表示有缺陷，不能用于组
装。这种特别基材不像很多QF那样中间有一
大散热焊盘，因为它在最终封装后不会散出很
多热量，所以该类BTC元器件不需要与电路板
之
间有好的导热连接。
图4-33表示放置有元器件的基材顶部表面。普遍
使用的是0402到01005SMT元器件。芯片互连通
常有引线键合和倒装芯片，通常带有多芯片的。
通常在7mm×7mm大小中有25个元器件。许多
这样的组件是系统级封装SiP。
如前述，用基材组装BTC的典型工艺流程如图4-
34所示。
IPC-7093-4-30-cn
图4-30 镀层结构⽐较
镀金 (0.010μm)
金 0.008μm
金 0.005μm
钯 0.013μm
镍 0.508μm
钯 0.013μm
镍 0.508μm
基底材料(铜或合金42) 基底材料(铜或合金42)
钯 0.080μm
镍 1.020μm
基底材料(仅有铜)
常规NiPdAu 极薄PPF 增强的极薄PPF
图4-31 QF定制位置的详图
IPC-7093-C 2011年3月
24
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 license from IHS
--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---