IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第57页
厚 的中 间金属芯 在 层压前 必须 预 先钻 孔 ， 以便 让 所需的 钻 过并电 镀 过的导 通孔加 入 到 PCB 板 的 两外层 。一 些 研究表 明 一个板上有 两 个 金属 芯比 单个 金属芯 有 更好 的 热 循环 。 另 外 一 种 结构 是 一个 带 有特 别 限制的 金属芯 板， 当 金属芯两边 板都 完 工 后 ， 这 块 板 将 粘 合 到 厚金属芯层两侧 形成 多层 板。 这 种 复合板 之 后 的工 序 为 …
I型单面 I型双面
导通孔，盖孔
(I型导通孔)
用阻焊材料(通常为干膜)涂敷并跨接在通孔上，无附
加材料在孔内。可涂敷在一侧或两侧。
II型单面 II型双面
导通孔，盖孔再覆盖
(II型导通孔)
用第二层阻焊材料覆盖在在I型盖孔上。
III型单面 III型双面
导通孔，塞孔
(III型导通孔)
允许部分材料渗到导通孔内。可从任一面或两面施加
材料。
IV型单面 IV型双面
导通孔，塞孔再覆盖
(IV型导通孔)
用第二层阻焊材料覆盖在在型III盖孔上。可从任一面
或及双面施加材料
V型
导通孔，填孔
(V型导通孔)
将材料施加到导通孔内，旨在孔内填满/密封材料。
VI型单面 VI型双面
导通孔，填孔再覆盖
(VI型导通孔)
用第二层阻焊材料(液态或干阻焊膜)覆盖在V型通
孔上，可从任一面或及双面施加材料。
VII型
导通孔，填孔再⾦属化覆盖
(VII型导通孔)
用第二层金属层覆盖在V型通孔上，从双面施加金
属层。
图5-7 导通孔保护模式
IPC-7093-C 2011年3月
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厚的中间金属芯在层压前必须预先钻孔，以便
让所需的钻过并电镀过的导通孔加入到PCB板
的两外层。一些研究表明一个板上有两个金属
芯比单个金属芯有更好的热循环。
另 外 一种结构是一个带有特别 限制的金属芯
板，当金属芯两边板都完工后，这块板将粘合
到厚金属芯层两侧形成多层板。这种复合板之
后的工序为钻孔、电镀和蚀刻以形成两板间的
镀通孔连接。应该提供样品以测试复合结构的
完整性。
5.5.2 热传导通道 金属芯板大大增加了组装
过程的热质量。这就可能迫使焊接预热在异常高
温极限下进行。这些设计应该在其发行前对所处
的生 产条件 进行全面地评估。层压板破裂、变
色 以 及 粒状纹 理 焊料是常 可 观察到的典型变
化。元器件和散热平面间传热通道，通常是通
过与散热平面直接接触，或通过在该元器件下
面的热导通孔连接到散热芯
或平面。
5.5.3 散热焊盘粘接 为了使带有多引线封装的
BTC获得高性能，印制板必须正确设计且封装
安装必须有特别考虑。为了增强散热、电气和
板级的性能，封装外部外露焊盘应该与PCB上
相应的散热焊盘焊接在一起。为了使板子有合
适的热传导，散热导通孔应该整合在散热焊盘
区域的印制板设计中。为导通孔能联结内排信
号端子，内排端子和散热焊盘间的间隙是必须
的。所需的间隙大小取决于具体应用。
印制板焊盘图形的设计应该要考虑封装、印制
板和板子组装的尺寸公差
。一些因素会对BTC
封装安装和焊点质量产生显著的影响。如：
• 在散热焊盘上的焊膏覆盖率
• 散热焊盘区域和周边焊盘的模板设计
• 用于与BTC互连的导通孔类型
• 印制板厚度
• 封装端子电镀表面处理
• 印制板表面处理
• 焊膏类型
• 再流焊曲线
理想的情况是散热焊盘的尺寸应该与BTC封装
外露的芯片连接盘的尺寸相匹配。由于考虑导
通孔所需间隙，散热焊盘的尺寸会缩小而比封
装芯片连接盘尺寸小。从组装的
角度来看，如
果板子散热焊盘比封装外接盘小，不会有严重
问题。但是从热效率的角度看，只要板子上散
热焊盘尺寸接近于封装内部芯片的尺寸，就会
有最小程度的热效率损失。
印制板上的散热焊盘应该有75％以上的焊料覆
盖率，可用充填图形来减少总的焊膏量。为维
IPC-7093-5-8-cn
图5-8 ⾦属芯板结构举例
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2011年3月 IPC-7093-C
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持开窗之间隔离宽度大约在0.2mm，应该选择开
窗的数量。这将有空间让助焊剂挥发物逸出，
使空洞最小化。
5.5.4 散热导通孔 为了能有效地从PCB正面
金属层传递热量到内层或底部金属层里，热导
通孔应该整合到散热焊盘设计当中。散热导通
孔的数量取决于应用场合、功率消耗和电气要
求。虽然散热导通孔数量多，可以提高封装的热
性能，但有一临界点，
再增加散热导通孔数不
会显著改善性能。BTC供应商通常建议导通孔
直径在0.3mm到0.4mm之间，以1.0 mm到1.2mm
的间距排列。散热导通孔的数量应该由各自的
应用环境和条件确定。
散热导通孔可有几种结构。有开窗的，有用导
热材料填充的，有镀层封住或镀层遮盖，如图5-
9中VII类型导通孔填充定义的描述。任何散热导
通孔应该与多层板中的散热平面连接一起，以
便将热量传导给温度较
低的材料表面。BTC元
器件拆除或更换的方法需要注明散热焊盘焊接
和所需加热的热质量，以便BTC与焊接表面分
离。
5.6 ⽆焊互连结构 由于有法规要求在电子互
连组件中禁止使用一些材料，业界正有兴趣于
采用完全取消焊料的一些可替代或独特的组装
方法。在此讨论的一种方法是无焊互连工艺，
例如，电镀工艺。这种工艺，测试过和老化过
的元器件被密封，元器件的电气连接在电路成
图时通过电镀方法完成，这样就可以省去焊接
过程。
BTC封装
是符合通用基础网格间距的元器件，
以方便设计和测试。电子组件中其它元器件也应
该有底部端子的模式。这种工艺的好处包括：
降低材料的使用，减少能源需求，减少加工步
骤，布线层数更少而设计更简单，更高的性能，
改善的热管理，更好的电磁兼容(EMI)和静电释
放(ESD)防护，无须担心金属表面处理的可焊
性、焊点质量或锡晶须。
元器件和基材由绝缘
材料模封后，老化或测试
过的元器件结合到临时或永久的有机基材中。
这个组件是倒置的，元器件在消除有机基材后
露出引线或端子。如图5-10所示，然后沿着电路
层电镀通孔。
不必外露在高温下的结构，可能在互连和散热
管理方面有新的潜力。结构本身可以模块化的
形式组装成3D结构以连通所有层面。有几个设
想来开发组装中的互连基材部分，这使测试后
的责任有点不是很清晰。只有时间能
证明，哪
种方案最有利于用户，并体现能提供电路互连
方法的结构形态。
IPC-7093-5-9-cn
图5-9 类型VII填充再⾦属化覆盖举例
IPC-7093-5-10-cn
图5-10 ⽆焊接连接技术电路开发举例
IPC-7093-C 2011年3月
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