IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第70页
IPC-7093-6-16-cn 图 6-16 封装上散热 孔 的 数量对 封装热性 能 的影响 &: ሬ䙊ᆄᮠ䟿 䱥ࡇ 䰤䐍 [ [ [ [ IPC-7093-6-17-cn 图 6-17 7x7mm ， 48 引线和 10x10mm ， 68 引线封装的 PCB 散热焊盘和导通 孔 排 列 IPC-7093-…
功耗和电气要求。尽管较多的散热导通孔会改
善封装的散热性能，但有一个临界点，当再增加
散热导通孔的数量也不会显著提高散热性能。
在图6-16中所示，对7mm×7mm，48引线封装，
画出了散热导通孔的数量的效果。直径0.3mm的
导通孔用于这一模拟。当导通孔间距减少时，
相同尺寸的散热焊盘可聚集更多导通孔；然而
性能改善的增加量减少。
根据这一限制，
散热焊盘的最大尺寸通过以下关
系计算出，并将 各 种封装尺寸列出在图6-16下
面。据于此和类似的散热模拟，推荐散热导通
孔排间距应该按1.0mm到1.2mm布置，导通孔直
径为0.3mm到0.33mm。对7×7mm，48引线和10
×10mm，68引线封装来说，代表性的排列如图
6-17所示。
6.1.4.2 标准⽹格 标准网格提供了大大改善布
线的潜力，BTC元器件是关键。因为有早期的既
定
先例，业界目前不得不需要处理老元器件引
线间距问题。现登记并接受的间距选项包括：
间距0.100in[2.54mm]，事实上作为IC元器件原
始单一标准，它让设计者用此基本间距值来布
局整个设计。从建立第一个1.0mm公制间距起，
“80%规则” 一直在生效。根据新约定，IC封装
的元器件间距是0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm
和0.3mm。
关键是“80%规则”一直在应用，不
管元器件引
线布局的情况是双边或四边或成面的阵列，其
效果说明如图6-18。如左图可以看到，执行事实
上的80%规则导致线路复杂度大大增加。因为按
此概念，5个网格间距中的只有2个有能力符合
通用网格，基于元器件I/O定义的最小引线间距
(在这种情况下，0.5mm是有效焊接可接受的下
限)。虽然这似乎无关紧要，但这对设计影响深
远。
如果变化
网格间距的元器件被应用于组件，如
左图所见，线路互连会更复杂，要求更专业的
互连工具，而且层数越多越重要。与此相反，
右图使用相同的网格间距，可以看到放置相同
数量的元器件，每个元器件引线落到网格上。
“Manhattan 布线”是经常用于采用基础网格、
街道布线原理的电子线路的术语。它有许多突
出的优点。
例如，大大改善布线能力是很有潜力的，因为
用于布线通道的网格已有完美
的定义，使得布
线更容易和更快速。同等重要的是，当需重装
元器件时，电路板上所有的焊盘能再次焊接。
显然，各种间距的周边和区域阵列的引线混合
导致了复杂得多的电路布线方面的挑战。这有
必要将元器件分开，同时比通常重新布线，需
要增加更多的电路层数。可能增加额外的层数来
实现所有要求的连接实际上降低了电路性能。
见图6-18。
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图6-15 典型的BTC外形细节
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表6-4 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
2011年3月 IPC-7093-C
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图6-16 封装上散热孔的数量对封装热性能的影响
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图6-17 7x7mm，48引线和10x10mm，68引线封装的PCB散热焊盘和导通孔排列
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图6-18 80%规则与标准⽹格系统对布线改善的⽐较
80%规则
标准基础网格
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基于“80％规则”的BTC区域阵列元器件增加了
布线的复杂性，需 要 更专业的布线工具。基于此
概念，注意到5个网格间距中的仅有2个有能力符
合通用网格的，该通用网格是基于元器件I/O引
线定义的最小间距(本例是0.5mm)。与此相反，
图6-18右边使用相同的网格间距，可以看到放置
相同数量的元器件，每个元器件引线落到网格
上，使得有高效率电路 “Manhattan布线”。
6.1.5 连接技术 因为金属端子表面面积
小且
仅依靠PCB表面的印刷焊膏，所以必须小心以
形成可靠的BTC封装焊点。因为BTC封装下面
有大散热焊盘加上它非常接近引线的内边缘，
所以它更为复杂。尽管前面建议的散热焊盘图
形设计可以帮助消除一些表面贴装问题，需要
特别考虑对于周边焊盘和散热焊盘的模板设计
和焊膏印刷。因为公司之间表面贴装工艺各不
相同，建议进行细致的工艺开发。
6.1.5.1 周边焊盘的模板设计 尽管不是PCB设
计师的主要
职责，他们应该了解模板设计要求。
一般来说，周边焊盘上有最佳最可靠的焊点时，
应该有50μm到75μm间隙高度，更理想的是，在
外部端子末端尽量有填充。有良好间隙高度的
焊点，即使端子末端没有填充或填充很少，在
大部分应用场合依然能提供可靠的界面。要达
到好的间隙高度的第一步是周边焊盘的焊膏模
板设计。模板开孔应设计成能取得最大的焊膏
释
放。典型的是考虑以下两个比率来达成：
1. 面积比=开孔面积/孔壁面积；
2. 宽厚比=开孔宽度/模板厚度
对于 矩 形开孔，就此封装需要而言，面积比=
LW/2T(L+W)，宽厚比 =W/T，L和W是开孔长
度和宽度，T是模板厚度。对最佳的焊膏释放而
言，面积和宽厚比应该分别大于0.66和
1.5。当
开孔面积比和宽厚比目标值轻易达到时，推荐
模板开孔与PCB焊盘尺寸应该是1:1。当选择引
线内缩时，开孔可减小，因为封装可焊面积减
少了。模板应该用激光切割和电极抛光。抛光有
助于模板壁光滑，使焊膏更好释放。模板开孔公
差应该严格控制，特别是0.4mm和0.5mm间距元
器件，因为这些公差可以有效降低开
孔大小。
关于模板开发的更多详细信息可在IPC-7525得
到。
6.1.5.2 散热焊盘模板设计 为了将热量有效地
从封装散出以加强电气性能，芯片外接盘需焊
接到PCB散热焊盘。对于较大散热焊盘图形，
建议将模板设计成多个小开孔。典型地，这将
会导致50%到80%的焊膏覆盖。
6.1.5.3 导通孔类型和焊料空洞 焊点中的空洞
对高速和射频电路应用以及散热性能产生不利
影响。当典型的BTC封装整合了较
大的居中散
热焊盘，在这一区域中要控制焊料空洞是困难
的。居中散热平面的空洞会增加电路的电流路
径。空洞的最大尺寸应该小于此平面内散热导
通孔的间距。建议应保证任何导通孔不能散热
失效，此失效发生在当空洞增加了电流路径而
超出至相邻导通孔距离。
散热焊盘区域出现小空洞，不大可能导致散热
和电气性能的退化。具体的散热模拟如图6-19所
示，表明较小的
多个空洞合并至散热焊盘面积的
50%，不会导致散热性能的减少。也应该注意到
散热焊盘区域的空洞不会影响周边焊点的可靠
性。
散热焊盘区域的大空洞是应该避免的。为了控制
这些空洞，导通孔需要被填充。填充DAP区域
的导通孔，可防止再流焊过程中焊料流入导通
孔内部。业界有许多方法来达到这个目的：用
干膜阻焊膜“盖孔”(从正面或反面)。“导通
孔堵塞”用液态感
光阻焊膜(LPI)从反面堵塞。
“孔侵入”或“导通孔金属化加盖”。导通孔填
充在5.4.4.2中有更多的讨论。
在安装QF封装到板子时，所有这些选项各有
利弊。当板子导通孔采用正面盖孔时会产生较
小的空洞，但板子正面阻焊膜的存在会阻碍正
确的焊膏印刷。另一方面，无论是底部塞孔还是
底部盖孔，都会由于排气产生较大的空洞而覆
盖超过两个以上的导通孔。最后, 侵入孔可让焊
料流入导通孔内从而减少空洞大小。然而，它
会导致封装间隙高度降低，这间隙高度是由外
露焊盘下面的焊料量控制的。图6-20显示在两种
不同导通孔处理下，安装在板子上的QF封装的
X-ray典型照片。当采用盖孔时，阻焊膜的直径
应该比导通孔直径大100μm。
取决于板子厚度和外露焊盘下焊膏印刷量，侵
入孔会导致焊料从板子的另一面流出。
应该注
意该种孔没有完全被焊料填充，建议焊料在孔
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