IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第64页

表 6-2 封装和焊盘图形(内缩和不内缩)尺⼨ 封装 封装尺⼨与 公差 板连接盘尺⼨ 尺⼨ I / O 引线/ 边 引线 间 距 D ( 最 ⼩) D ( 最 ⼤) E ( 最 ⼩) E ( 最 ⼤) b ( 最 ⼩) b ( 最 ⼤) L ( 最 ⼩) L ( 最 ⼤) X 最 ⼤ Yref A 最 ⼤ G 最 ⼩ Z 最 ⼤ D2’th 最 ⼤ 6x5 8 (dual) 4 1.27 5.90 6.10 4.90 5.10 0.35…

100%1 / 124
焊盘最小间距 [S]
min
= A
min
-2T
1max
焊盘最大间距 [S]
max
= A
min
+ [S]
tol
(rms)
这里，焊盘间距均方根 [S]
tol
(rms)
=
√
(A
max
-A
min
)
2
+2(T
1max
-T
1min
)
2
板子公差定义了每一焊盘图形尺寸的MMC和
LMC之间的差别，本例中假定为0.05mm。贴片
公差也设定为0.05mm真实位置直径(DTP)，假
定贴片机的贴片精度在20和70μm。焊点填充的
最小值定义在图6-8中，常用来计算焊盘图形尺
寸是：
最小趾部填充 = J
T
min = 0.1 mm
最小跟部填充 = J
H
min = 0.05 mm
最小侧面填充 = J
S
min = 0.0 mm
已 经 知 道引线的两侧和尾 部 嵌入 模封化合物
中，在这些面的焊接填充不能形成，所以上面
的限值是可选择的。然而，第四侧面有的全部
或一半引线厚度外露在封装的边缘，这取决于
全引线还是引线内缩的选项。因为焊盘图形尺
寸很可能比引线标称尺寸大，焊点可假定为有
棱角的(润湿角)或填充状，如图6-8为全引线选
项。
应该注意趾部填充的形成是不能保证的，除非
采取特别措施(通常由
BTC供应商决定)来确保
在再流焊组装时引线侧面的焊料润湿。但是，
一般观察到的是，趾部填充取决于使用的焊膏
的类型和封装在环境中的外露时间。趾部填充,
如果成形, 会提高焊点的可靠性，因此要创造条
件以形成趾部填充。对于引线内缩的情况，尽
管不期望会形成趾部填充，但与全引线内缩相
同的焊盘图形可应用于该种焊盘设计。表6-1体
现了三种焊盘图形变化的目标条件。
6.1.3.2 焊盘图形设计计算 如前
描述的假设和
公差，焊盘图形尺寸运用以下关系式来决定：
Z
max
= A
min
+ 2J
T
+ T
T
X
max
= W
min
+ 2J
S
+ T
S
G
min
= S
max
-2J
H
-T
H
这里：T
T
、T
H
和 T
S
是用来 解 释 元器件、板子
和贴片公差 的 趾部、跟部和侧 面公差均方根
值(RMS)。
这些值 的计算 更详细地定义在IPC-7351文件
中。以上对G
min
的计算没有考虑封装四边的引
线。为了包括这点并避免边角里两垂直引线出
现任何焊点桥接，需要确保最小间隙C
LL
。这一
间隙设定为0.1mm并且G
min
最终值由以下限制条
件决定：
G
min
≥A
max
+ 2C
LL
这里，
A
max
= (引线间距) X(一边引线数–1)+焊盘宽度
最后，焊盘长度由下式决定:
Y = (Z
max
– G
min
)/2
采用以上方法，各种全引线QF封装的周边焊
盘图形尺寸列于表6-2中。应该注意到从以上等
式中计算出的X
max
尺寸(焊盘宽度)，对于0.4到
0.5mm间距元器件来说要减少以避免任何桥接问
题。焊盘在内侧也是圆形的。同时，因为在大
部分情况下封装为矩形尺寸，在图6-4中标注尺
寸下标D和E(例如ZD和ZE)出现在此表中，这
意味着Z
max
= ZD
max
= ZE
max
。
对于0.4mm到0.5mm间距的元器件，X
max
尺寸要
减少以避免焊点桥接。对于具体的D2和E2尺
IPC-7093-6-8-cn
图6-8 趾部、跟部、侧⾯填充定义
J
S
SEC. A-A
J
T
A
ཆ䵢䬌
A
J
H
表6-1 ⽅形扁平⽆引线，形成的焊点公差⽬标
引线部分
最⼩(⾄少)
密度⽔平C
中值(标称)
密度⽔平B
最⼤(最⼤)
密度⽔平A
趾部(J
T
) 0.20 0.30 0.40
跟部(J
H
) 0.00 0.00 0.00
侧面(J
S
)-0.04 -0.04 -0.04
舍入因素
舍入保留两位小数，例如：
1.00、1.05、1.10、1.15
元器件外框 0.1 0.25 0.5
注：跟部尺寸需变化的原理来源于引线长度公差，当引线长度公差相
对变大时，跟部尺寸相对变小。要 保 持 跟 部到散热焊盘最小0.2mm
的空隙，必须减小跟部尺寸0.2mm。没有散热焊盘，跟部通常可增加
0.5mm。
2011年3月 IPC-7093-C
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表6-2 封装和焊盘图形(内缩和不内缩)尺⼨
封装 封装尺⼨与公差 板连接盘尺⼨
尺⼨ I/O
引线/
边
引线
间距
D
(最⼩)
D
(最⼤)
E
(最⼩)
E
(最⼤)
b
(最⼩)
b
(最⼤)
L
(最⼩)
L
(最⼤) X最⼤ Yref A最⼤ G最⼩ Z最⼤
D2’th
最⼤
6x5
8
(dual)
4 1.27 5.90 6.10 4.90 5.10 0.35 0.47 0.5 0.7 0.50 0.96 A 4.39 6.31 4.09
3x3 12 3 0.8 2.90 3.10 2.90 3.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.57 2.02 2.17 3.31 1.87
4x4 12 3 0.8 3.90 4.10 3.90 4.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.96 2.02 2.39 4.31 2.09
5x5 16 4 0.8 4.90 5.10 4.90 5.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.96 2.82 3.39 5.31 3.09
6x6 20 5 0.8 5.90 6.10 5.90 6.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.96 3.62 4.39 6.31 4.09
7x7 28 7 0.8 6.90 7.10 6.90 7.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.96 5.22 5.39 7.31 5.09
8x8 32 8 0.8 7.90 8.10 7.90 8.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.96 6.02 6.39 8.31 6.09
9x9 36 9 0.8 8.90 9.10 8.90 9.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.96 6.82 7.39 9.31 7.09
10x10 44 11 0.8 9.90 10.10 9.90 10.10 0.28 0.40 0.5 0.7 0.42 0.87 8.42 8.57 10.31 8.27
2x3
8
(dual)
4 0.65 1.90 2.10 2.90 3.10 0.23 0.35 0.3 0.5 0.37 0.76 A 0.79 2.31 0.49
3x3
8
(dual)
4 0.65 2.90 3.10 2.90 3.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.96 A 1.39 3.31 1.09
4x4 16 4 0.65 3.90 4.10 3.90 4.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.92 2.32 2.47 4.31 2.17
5x5 20 5 0.65 4.90 5.10 4.90 5.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.96 2.97 3.39 5.31 3.09
6x6 28 7 0.65 5.90 6.10 5.90 6.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.95 4.27 4.42 6.31 4/12
7x7 32 8 0.65 6.90 7.10 6.90 7.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.96 4.92 5.39 7.31 5.09
8x8 40 10 0.65 7.90 8.10 7.90 8.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.96 6.22 6.39 8.31 6.09
9x9 44 11 0.65 8.90 9.10 8.90 9.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.96 6.87 7.39 9.31 7.09
10x10 52 13 0.65 9.90 10.10 9.90 10.10 0.23 0.35 0.5 0.7 0.37 0.96 8.17 8.39 10.31 8.09
3x3 8 2 0.50 2.90 3.10 2.90 3.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.96 0.78 1.39 3.31 1.09
3x3 12 3 0.50 2.90 3.10 2.90 3.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 1.28 1.43 3.31 1.13
3x3 16 4 0.50 2.90 3.10 2.90 3.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 1.78 1.93 3.31 1.63
4x4 20 5 0.50 3.90 4.10 3.90 4.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 2.28 2.43 4.31 2.13
4x4 24 6 0.50 3.90 4.10 3.90 4.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 2.78 2.93 4.31 2.63
5x5 28 7 0.50 4.90 5.10 4.90 5.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 3.28 3.43 5.31 3.13
5x5 32 8 0.50 4.90 5.10 4.90 5.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 3.78 3.93 5.31 3.63
6x6 36 9 0.50 5.90 6.10 5.90 6.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 4.28 4.43 6.31 4.13
6x6 40 10 0.50 5.90 6.10 5.90 6.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 4.78 4.93 6.31 4.63
7x7 44 11 0.50 6.90 7.10 6.90 7.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 5.28 5.43 7.31 5.13
7x7 48 12 0.50 6.90 7.10 6.90 7.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 5.78 5.93 7.31 5.63
8x8 52 13 0.50 7.90 8.10 7.90 8.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 6.28 6.43 8.31 6.13
8x8 56 14 0.50 7.90 8.10 7.90 8.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 6.78 6.93 8.31 6.63
9x9 60 15 0.50 8.90 9.10 8.90 9.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 7.28 7.43 9.31 7.13
9x9 64 16 0.50 8.90 9.10 8.90 9.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 7.78 7.93 9.31 7.63
10x10 68 17 0.50 9.90 10.10 9.90 10.10 0.18 0.30 0.5 0.7 0.28 0.94 8.28 8.43 10.31 8.13
10x10 72 18 0.50 9.90 10.10 9.90 10.10 0.18 0.30 0.3 0.5 0.28 0.69 8.78 8.93 10.31 8.63
8x8 68 17 0.4 7.90 8.10 7.90 8.10 0.15 0.25 0.3 0.5 0.25 0.76 6.65 6.80 8.31 6.50
10x10 84 21 0.4 9.90 10.10 9.90 10.10 0.15 0.25 0.3 0.5 0.25 0.76 8.25 8.79 10.31 8.49
12x12 100 25 0.4 11.90 12.10 11.90 12.10 0.15 0.25 0.5 0.7 0.25 0.96 9.85 10.39 12.31 10.09
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寸，可参照封装外形图“外露焊盘种类”。D2’
应该等于上面分量D2或D2’TH max，是它们两
个分量中的小者。焊盘图形尺寸的分析需要考
虑：a)元器件公差，b) PCB公差和c) 贴装元器
件的设备精度。另外，在考虑可靠焊点形成时，
必须考虑趾部、跟部和侧面的最小填充值。
6.1.3.3 PCB焊盘图形开发 QF PCB焊盘图形
由元器件供应商提供，板子组装者开发的指南
或依照业界标准如IPC-7351。因
为外露散热焊
盘和周边焊盘在封装底部，一些限制应该增加到
IPC方法学中。
公差分析要求考虑：
• 元器件公差
• PCB公差
• 用于贴放元器件的设备精度
图6-9定义了BTC PCB焊盘图形。
散热焊盘是金属(通常是铜)区域，居中位于封装
下面和PCB上部。它有矩形或正方形外形，应该
和在封装底部外露的DAP相匹配(1：1比例)。图
6-9的机械尺寸图例由表6-3提供。
6.1.3.4 焊盘图形设计调整 为了保证可靠设计
和让板子组装中桥
接的可能性最小化，要求金
属对金属最小间隙为0.2mm。因此，焊盘图形的
最终调整是通过重叠封装外形与最大金属尺寸
并调整焊盘图形维持金属与金属间的最小间隙
为0.2mm来实现的。焊盘图形尺寸最初由以下决
定：
Z
max
= A
min
+ 2J
T
+ T
T
注：Amin是封装外部外形最小限值。见图6-10。
6.1.3.5 散热焊盘设计 如前所述，BTC元器件
设计有外露散热焊盘，将热量从封装中传导出
而进入PCB。通过在PCB散热焊盘上做导热孔，
热量会更有效率地传导到PCB内部金属层中。
根据封装焊盘的大小，调整PCB散热焊盘大小，
以避免散热焊盘和周边焊盘的桥接。这可通过
定义散热焊盘外边缘和周边盘内边缘的最小间
隙来做到这一点。
最小空隙确定为0.2mm。
整合到设计中的散热导通孔的数量取决于具体
应用的电源功耗和电气要求。有一个临界点，
当再增加散热导通孔的数量也不会显著提高封
装性能。在图6-11中所示，对7mm×7mm，48
引线封装，绘出了散热导通孔数量的影响。
直径0.3mm的导通孔用于这一模拟。当导通孔间
距减少时，更多导通孔聚集在相同尺寸的散热
焊盘；然而，性能改善的增加量在减少。散热
导
通孔是必要的，因为它们把热量从外露焊盘
传导到接地平面上。导通孔数量要看具体应用，
取决于电气要求和功耗。封装的散热性能可由
增加散热导通孔数量来改善。图6-12表现了带有
9x9mm主体和7x7mm散热焊盘的36 I/O BTC的
效果。
导通孔直径应该是0.2mm到0.33mm，孔壁镀有
1oz厚的铜。将导通孔塞住以避免焊接过程中焊
料进入导通孔内部。散热导通孔可在PCB顶层
通过阻
焊膜覆盖。阻焊膜的直径应该至少比导
通孔直径大75μm。在整个PCB涂敷的阻焊膜厚
度是相同的。
举例的两个导通孔直径是0.2mm和0.33mm。以
不同的图案 来描述具体导 通孔数量的可能布
局。本例表示的两个芯片大小为2.1mm×2.1mm
和6.4mm×6.4mm。对于给定的导通孔数量，将
导通孔放置在外围比放置在中心，散热效果改善
高达5%。然而当导通孔数量增加到临界点时，
改善效果会
减少。
6.1.3.6 阻焊膜设计 有两种类型的焊盘图形用
于表面贴装封装：“非阻焊限定”焊盘(SMD)
和“阻焊限定”焊盘(SMD)。SMD开窗略大
于焊盘尺寸，而SMD焊盘定义为阻焊膜开窗小
于金属焊盘尺寸。图6-13说明了两种不同类型的
阻焊膜与焊盘图形尺寸。
因为铜蚀刻制程比阻焊膜制程控制更严格，比起
SMD来更优选用SMD。SMD焊盘的阻焊膜开
窗比铜焊盘大，允许铜连接盘边缘粘附焊料，
这可改善焊
点的可靠性。
考虑到阻焊膜典型应该有50μm-65μm的重合公
差，推荐的阻焊膜开窗应该比铜连接盘尺寸大
120μm-150μm。阻焊膜网至少有75μm的宽度才
能 粘 附 在PCB表面。针 对引线间距0.5mm或以
上，这一限度 可容许每个焊盘单独涂敷阻焊
膜。然而，对于宽度为0.25mm间距为0.4mm的
PCB焊盘，在连接盘之间没有足够的空间用于
涂覆阻焊膜网。推荐使用沟槽式阻焊膜开窗，
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