IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第66页
IPC-7093-6-9-cn 图 6-9 内缩和不内缩封装外形和焊盘图形，散热焊盘 布局 的⽐较 ㅜаᕅ㝊ḷ䇠䘹亩 ㅜаᕅ㝊ḷ䇠䘹亩 V2 E V1 V1 E A D 㕙4)1ሱ㻵ᓅ㿶മ 3&%✺ⴈമᖒᐳተ н㕙4)1ሱ㻵ᓅ㿶മ 3&%✺ⴈമᖒᐳተ E B C C D A B A V2 C C1 D V2 B E A B IPC-7093-C 201 1 年 3 月 54 Copyright Associ…
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，
2011年3月 IPC-7093-C
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图6-9 内缩和不内缩封装外形和焊盘图形，散热焊盘布局的⽐较
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其封装每边的所有焊盘设计为一个大开窗而焊
盘之间无阻焊层，如图6-14所示。
考虑到边角区域要有足够的阻焊膜网，最好将
内边缘的阻焊膜倒圆角，特别是针对边角区的
引线。当散热焊盘尺寸接近理论最大值时，建
议在散热焊盘区域应该使用阻焊限定，避免散
热焊盘和周边焊盘的桥接。阻焊膜开孔应该比
散热焊盘所有四边小100μm。这保证了即使在较
差情况下的
阻焊膜对位偏差，也还有25μm的重
叠。
6.1.4 封装公差 在第4节中详细描述的QF封
装系列JEDEC设计指南标准适用于可选散热增
强型以及各种外形高度和间距的封装。这种封
装在其底部表面的四个边缘有端子。BTC有方
形或矩形本体外形和对称或不对称端子图形。
封装类型也可能有放置在边角里与周边引线成
45°角的端子。封装外形的基本尺寸是从1.00mm
到12.00mm，增量为0.50mm。见图6-15
。
当开发焊盘图形和散热焊盘形状尺寸时，图6-15
中所示的外形细节标明了所用的主要封装外形
尺寸。外露在封装底部的金属端子的宽度(包括
引线表面处理)在表6-4中有详细说明。
通常在封装外形图纸中所示的元器件公差和外
形公差转化为基于公差的最大材料条件(MMC)
和最小材料条件(LMC)。
6.1.4.1 电路布线、散热焊盘和导通孔设计 为
了达到最好的性能，所有电路线路应该要尽可
能的短。为更有效，输入
和输出电容应该靠近
BTC元器件放置，以使线路寄生电感最小化。
使用宽导体作为V-I、V-OUT和GD将有助于
寄生电气影响最小化，同时加强外壳和周边环
境间的热转移。
另外好的做法有：
• 专 门 的内部电源平面，传播热量和优化热耗
散。
• 使电路板内部中有尽可能大的散热平面，让板
子和芯片的温度最小化。
• 运用传导的铜镀通孔使电气和热量传导到散热
平面。
如上所述，SO和QF封装的设计能提供优秀
散热性能。这部分归功于在封装底部配置有外
露芯片外接盘。然而，为了充分利用这一特性，
PCB必须具备将热量有效传递出封装的特点。
这可以通过配置散热外接焊盘和PCB上的散热
导通孔来达到。
在PCB正面的散热焊盘需提供可焊性表面(焊接
封装芯片外接盘到板子)的同时，散热导通孔也
需要连接PCB内层/底部的散热通道以带走热
量。
一般而言，PCB散热焊盘大小应该和元器件上
的外露芯片连接盘特征相匹配。然而
根据芯片
表6-3 基本机械属性的符号说明
PCB的A、B、C、D、E和封装的尺⼨⽐例为1:1，
对于具体的封装尺⼨，参考相应的产品⽬录。
端子间距 A
端子宽度 B
端子长度 C
外露DAP宽度 D
外露DAP长度 E
散热导通孔直径。推荐0.2-0.33mm。 V1
散热导通孔间距。推荐1.27mm。 V2
资料来源：美国国家半导体
IPC-7093-6-10-cn
图6-10 SO 0.5mm间距，6端⼦，带散热焊盘
W
P
B
W1
T1
T
H
A
1
2
3
6
5
4
IPC-7093-6-11-cn
图6-11 DAP与PCB配合界⾯举例
ᮓ✝䙊ᆄ
ᮓ✝✺ⴈ
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