IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第44页

5 安装结构 本 节 提 供 了 生 产 BTC 安 装结构所 用 的各 种材 料 和 基 本概 念 ， 使 得 BTC 正 确 贴装和 附着 。 除 了 实 体 要求 外 ， 还 包 括 电气、 散热 以 及要 说明 BTC 元器件设计和组装工艺 相互 关 系 的结构 细 节 ， 也 探 讨 了一 些 关 于互 连概 念 的 新 技术 以 及 嵌 入 BTC 到 安 装结构的 方法 。 5.1 安装结构的类型 PCB 和 其它 类 似…

100%1 / 124
在封装底部外露的金属端子宽度(包括引线表面
处理)详见表4-8。
通 常 在封装外 形图纸 中 给 出的元器件公差
和外形公差，要基于公 差 转 化 成 最 大 材 料 条
件(MMC)和最小材料条件(LMC)。
4.6.2.3 物料规范 符合RoHS和WEEE标准，公
司改变模封化合物，在某些情况下改变芯片粘贴
材料。另外，用户有强烈意愿将模封化合物转换
到更高
级的版本，以能让封装适合在需要更高温
度的无铅合金再流焊下焊接。表4-9所示的资料
是典型的元器件封装材料，列出在LLC和LFCSP
的“材料申报表”中。
符合RoHS元 素 的转 变提供 了基 础材料集，其
表明有能力满足无铅再流焊的高温条件下焊接
255°C(+5/-0°C)。另外，大多数公司在LFCSP封
装中提供了无铅引线表面处理，从Sn85Pb15到
100%Sn(镀锡焊接)，以去除 这些封装类型中
的铅。
其它材料元
素：
内引线框镀层 Ag(银)
外引线框镀层 Sn(锡)
键合线 Au(金)
芯片成份元素 Si(硅)
尽管没有变更元器件编号，转化为无铅的产品
会在外包装上标识。如果空间允许，无铅符号
会标记在已转化的元器件上。
4.7 封装和搬运 为符合产线高效自动化组装
设计，BTC元器件以各种标准配置发货。安装
在基材上的QF产品和BTC元器件以管状、可
叠式的JEDEC托盘(图4-43)或卷
带出运。SO
(DF)元器件通常以管状、卷带方式出运。
JEDEC标准的运输和搬运托盘总尺寸为135.9mm
×322.6mm，元器件以行列放置。基于半导体封
装外形，托盘 穴 位图形矩 阵固定成标准的形
状。尽管放置在托盘中的元器件出运时以“干
包装”缠绕，用于模封托盘的材质必须耐热，
因为外露在周围环境的元器件容易受潮而需要
烘烤。托盘规格的详细信息，见JEDEC第95号
出版物设计指南4.10
。
所有包装运输采用防静电安全材料。
这些元器件设计为可承受的环境条件是：
• 湿敏等级JEDEC Level 1*特性85°C/85%，168
小时
• 强加速应力测试HAST 130°C/85%RH，96小时
• 温度循环 -65°C/+150°C，1000个循环
• 温度/湿度85°C/85%RH，1000小时
• 高温储藏150°C，1000小时
表4-8 触点间距和宽度变化
触点间距
端⼦尺⼨
最⼩标称最⼤
0.65 0.25 0.30 0.35
0.50 0.18 0.25 0.30
0.40 0.15 0.20 0.25
表4-9 LLC和LFCSP元器件的基本材料
种类 材料 含量
模封化合物 SiO2填充材料
环氧和苯酚树脂
炭黑
86.9％
12.8％
0.3％
芯片粘贴材料 银
环氧树脂
金属氧化物
固化物
γ－丁内脂
73.4%
18.35%
2.75%
2.75%
2.75%
引线框 铜
铁
锌
磷
97.5％
2.35％
0.12％
0.03％
2011年3月 IPC-7093-C
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5 安装结构
本节提供了生产BTC安装结构所用的各种材料
和基本概念，使得BTC正确贴装和附着。除了实
体要求外，还包括电气、散热以及要说明BTC
元器件设计和组装工艺相互关系的结构细节，
也探讨了一些关于互连概念的新技术以及嵌入
BTC到安装结构的方法。
5.1 安装结构的类型 PCB和其它类似的互连
平台充当BTC和其它元器件的安装结构。它们有
许多可供
选择的有效组装结构，以满足电子组
装中BTC所需求的互连基板。这种结构采用宽
泛的材料，有机和无机的，具有各种物理特性。
材料的选择一般依据成品的成本/性能需求。
5.1.1 有机树脂类 有机基材是电子互连结构
中最常用的材料，此类材料已在全世界建立生
产基地。大批量生产的结果表明：这种互连结
构在技术竞争中成本最低。有机材料本质上有
利于电气性能。最显著的
是，通过选择合适的
树脂和加固材料，平均而言它有一个相对低的
介电常数。恰当使用材料，比如玻璃纤维，可
以增强有机基材强度，但是挠性电路材料通常
不作加强。
5.1.2 ⽆机结构 无机结构是有机结构的替代，
它 们 通 常 是 由 烧 结 金属氧 化物构成的耐火材
料。通常无机材料很脆，但是它们有一些有机
材料不易得到的显著优点。
首要的
优点是出色的热性能。和有机基材一样，
它们也有许多材料可供选择：陶瓷、硅胶和陶
瓷金属。这些材料比有机材质有更高的介电性
能。由于很脆，所以一般很容易破碎。由于无机
材料供应商比较有限，所以这些材质一般都比
较贵。
5.1.3 分层(多层、顺序/叠加和⾼密度互连) 当
单和双层金属电路板还是很普遍时，多层互连结
构在当今
高性能电子BTC元器件的互连已有普
遍需求。制造多层电路板产品有许多方法。传统
的多层板是通过印刷和蚀刻薄的铜箔材质层，
然后层压为一个整体结构，再根据需要通过钻
孔和电镀将层间连接起来。
但是最近，替代结构在解决与BTC有关的高密度
和布线问题时得到开发。这些新结构使用各种
不同的方法形成适宜的多层结构。这些结构可
参考高密度互连(HDI)印制板，包括叠加多层、
顺序多层和层压多层。
这些结构的一个关键
特征是使用非常小的导通
孔。这里用术语微导通孔来描述这些极小的互
连。一个典型的微导通孔直径小于150μm，有一
个顶端连接焊盘(导通孔起始点)和一个更小的
底部连接焊盘(导通孔终止点)。图5-1显示其中
一个最流行的HDI结构，尽管堆叠微导通孔的方
法在IPC-2226也有被开发。
图4-43 JEDEC托盘图形
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5.2 安装结构的特性 BTC元器件的安装结构
与其它许多不同封装结构需求元器件的结构相
同。这些结构使得安装结构复杂化，从而要确
定树脂、加固材料以及在很多应用情况下让元
器件附着的表面金属层的结构。
PTH导通孔连接PCB散热焊盘到任何适合的PCB
內部电气平面。对于双面板来说，非盖孔PTH
导通孔在混合组装的波峰焊接时，焊料有可能
爬到PCB板的正面造成第二次再流，可能导致
开路和短路。因此PTH导通孔应该需要镀层封
闭，用环氧基树脂填充
或用阻焊膜覆盖，来防
止由于PTH导通孔在再流焊制程时焊料吸入影
响低外形的间隙高度。但是对导通孔的封闭制
程会增加PCB成本。
为了达到最好的散热性能，使用最大数量PTH
孔是一个好的方法，但是重要的是要注意到这
会影响PCB散热焊盘的焊接面。推荐的导通孔
图形是0.3mm、中心孔钻直径为1mmPTH孔，但
是更小的孔径也被采用。高密度的导通孔可改
善散热性能，在相同图形下，较大的导通孔
有
良好的可焊性。
5.2.1 树脂系列 有许多不同的树脂系列适用
于有机层压板结构。传统的树脂系列值得信赖，
已有很长的历史为人们所熟知。然而为了符合
欧盟无铅法规，已开发许多新树脂以满足高温再
流焊的组装需求。测试方法也得到很大发展。
如T
d
(分解温度)和T260、T288、T300(分层时
间)，要量化材料的属性以符合欧盟新法规。一
些新树脂系列归类在IPC-4101中，如4101/99，
/101，/121，/124，/126和/129。
5.2.1.1 环氧树脂 有许多不同的树脂系列被用
于生产印制板的基材。环氧树脂属于有机树脂，
具有很长的使用历史，也是PCB最常用的树脂之
一。在合理的成本内，它具有良好的物理、电
气和
加工特性。表5-1提供了一般的特性。更高
的耐温能力的环氧树脂已得到开发并运用于无
铅应用中，同时成本低廉。
5.2.1.2 聚酰亚胺 聚酰亚胺在当今采用的树脂
板中能承受最高的工作温度。这种材料在军事
应用上最受欢迎，因为现场返工及维修中会使
用到不受控的焊接工具。由于聚酰亚胺的玻璃
转化温度高，当使用不受控的烙铁拆除或更换
元器件时，它可提
供安全边际和可能性来降低
损坏板子的风险。表5-1概括了一般的特性。
5.2.1.3 双马来酰亚胺三嗪树脂 双马来酰亚胺
三嗪树脂或BT树脂是包括BTC元器件在内的一
些半导体封装结构的最好选择。因为它结合了
在合理成本下耐高温能力的优点。表5-1提供了
它一般的属性。
5.2.2 加固材料 加固材料可以使有机层压板
外形尺寸和许多机械特性保持稳定。以下是一
些很普遍使用的
加固材料。
5.2.2.1 玻璃纤维布 玻璃纤维布是印制板基材
中最常用的加固材料。这种材料到处都有，加工
相对容易，可以选择不同的厚度和编织物。由
玻璃纤维做成的化学品变化多样，从而影响电
气特性。目前，E类型的玻璃纤维是印制板基材
中最常使用的玻璃纤维布。
5.2.2.2 玻璃毡 玻璃毡或非编织玻璃纤维席常
被作为氟树脂的加固材料，普遍应用于低损耗、
射频或微波场合。也有见应用于成型层压板，
但是
这种技术不是很普遍。
5.2.2.3 芳纶织物 芳香族聚酰胺织物已被用于
加固某些层压板。特别之处是，它在X和Y方向
有负 热膨胀系数，能帮助抵 消 平 面内的树脂
CTE。由于膨胀与收缩的反作用，这种化合物
层压材料的CTE基本与陶瓷一致。然而，这些
材料有一个缺点，芳纶在Z方向上比玻璃纤维有
更大的CTE，热传递时使树脂断裂，在纤维表
面留下微裂纹。
5.2.2.4 芳纶绝缘纸 由
于缺少货源，无纺芳纶
绝缘纸的供应量已大为减少。芳纶纸在许多多
层板制造中得到了有效的使用，它们具有纬纱
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图5-1 典型的HDI叠层，2+4+2结构
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