表面组装元器件焊盘设计要求

2020-05-19 12:01:49 541

元器件焊盘.jpg

概述

1、焊盘设计考虑因素

焊盘设计是表面组装最基本的工艺设计,一般应从以下四个方面考虑。

(1)最小重叠面积,必须满足IPC-A-610所规定的最小焊缝宽度或长度要求。

(2)焊缝/焊点强度要求。

(3)焊接热传递要求。

(4)工艺性要求,如减少移位、立碑、桥连、开焊等。


2、元器件焊端/引脚类别

元件的封装结构形式很多,但焊端/引脚的种类并不多,主要有六类,包括:

(1)冒形端电极(Chip类封装)。

(2)L形引脚。

(3)J形引脚。

(4)球形引脚(BGA类封装)。

(5)城堡焊端。

(6)QFN焊端(BTC类封装)。

 

设计要求

1、冒形端电极的焊盘设计

所谓冒形端电极,是指片式元件那样的有五个焊接面的焊端。使用冒形端电极的元件只有无引线的片式元件。

1)设计原则

片式元件,如果封装尺寸为0603及其以上,焊盘尺寸对焊接直通率的影响不是很大,可以根据组装密度选择IPC-351给出的合适焊盘尺寸来进行设计。但如果封装尺寸为0603以下,特别是0201、01005,焊盘尺寸对焊接直通率的影响就比较大了,变得非常敏感。

主要影响尺寸为焊盘伸出长度,太长容易引起立碑。

需要指出的是,电阻在宽度方向上的两面无电镀层,如果采用波峰焊接,焊盘宽度应减小30%,在长度方向向外增加0.2mm以上。

 

2)业界设计经验

下表为:推荐焊盘设计尺寸,单位:mm(mil)

封装名称
Z
GX
Y
010050.66(26)
0.15(6)0.23(9)
0.25(10)
0201
0.83(33)0.23(9)0.38(15)0.30(12)
04021.37(54)0.30(12)

0.50(20)

0.53(21)
06032.10(83)0.58(23)0.81(32)0.76(30)

2、L形引脚的焊盘设计

L形引脚的封装有QFP、SOP

1)设计原则

L形引脚脚跟为主焊缝,脚尖为副焊缝。焊盘间隔最小为0.13mm。

2)业界设计经验

一般焊接问题多的是引脚中心距为0.4mm的QFP,经验是钢网开窗宽度应<焊盘0.05mm以上。

 

3、J形引脚的焊盘设计

形引脚的封装有LCC、SOJ

设计原则

J形引脚脚尖为主焊缝,脚跟为副焊缝。由于引脚间距标准,焊盘的设计也很标准,原则上脚尖外扩1/3~1/2T,脚跟外扩2/3~33T。

 

4、球形引脚的焊盘设计

使用球形引脚的封装主要有BGA类封装。

对于球形引脚焊盘的设计,理想情况下应根据BGA载板焊盘直径的大小来设计,由于各封装厂家采用的焊球尺寸、焊盘尺寸不统一,实际上很难做到。一般都是根据BGA焊球的中心距设计,以兼顾不同供应商的BGA。下表是参考业界多家的设计规范给出的一个BGA焊盘设计尺,仅供参考。

名义焊球直径
BGA的间距焊盘直径
0.75
1.50、1.27
0.55±0.05
0.60
1.00
0.45±0.05
0.50
1.00、0.800.40±0.05
0.45
1.00、0.80、0.750.35±0.05
0.40
0.80、0.75、0.650.30±0.05
0.30
0.80、0.75、0.65、0.500.25+0/-0.05
0.25
0.40
0.20+0/-0.03
0.20
0.30
0.15+0/-0.03

5、QFN的焊盘设计

QFN的焊接,特别是多排焊端的QFN问题比较多,主要为焊端开焊和桥连。之所以如此,是因为QFN封装下面一般有一个大的散热焊端,焊接时焊锡有一个向上的托举力。

1)设计的原则

焊盘与热沉焊盘、焊盘与焊盘最小间隔应≥0.2mm,以免贴装时发生桥连。

2)热沉焊盘上导热孔的设计

热沉焊盘的有效散热有赖于导热孔与地层的连接,散热孔布局在热沉焊盘的周边比中心要好很多,20个以上的孔对散热效率并没有太明显的提升。塞孔焊缝中的空洞率要少,一般为15~25%(60%焊膏覆盖率条件下,也就是钢网开窗为非实开窗),而不塞则为35~45%,大约差一倍,这与一般的认识相反。推荐孔径为0.20~0.33mm,中心距按1.27mm设计


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