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含铅封装的SMT组装和PCB设计指南

来源:analog 发布时间:2023-09-18

摘要: 本应用说明提供了Maxim集成的铅封装(SOIC, TSSOP, QSOP, QFP, SC70, SOP, SOT等)的PCB设计和SMT组装指南。

引线封装是指表面贴装集成电路(IC)封装,包括四平面封装(QFP)、小外形集成电路(SOIC)、薄缩小外形封装(TSSOP)、小外形晶体管(SOT)、SC70等。标准的形式是一个平坦的矩形或方形的身体,引线从两个或所有四个边延伸。引线形成在一个海鸥翼形状,以允许坚实的立足点期间组装到PCB。标准的无铅镀锡是哑光锡。通过封装的引线进行连接,可以直接焊接到PCB上。当在某些封装中为了增强热而提供外露的焊盘时,外露的焊盘应直接焊接到PCB上。图1显示了含铅封装的截面轮廓。


图1所示 含铅包装的横切面图

包了

包裹信息可在我们的网站上找到。用户可以查看特定于包类型或包代码的包轮廓图。

PCB设计

对于PCB焊盘设计:为了获得最佳的制造产量和产品性能,需要精心设计和制造的印刷电路板(PCB)。表面贴装器件采用两种类型的焊模:1)定义焊模(SMD)焊盘的阻焊开口比金属焊盘小,2)非定义焊模(NSMD)焊盘的阻焊开口比金属焊盘大。Maxim建议使用NSMD焊盘,因为它们为焊料锚定在金属焊盘的边缘提供了更大的金属区域。NSMD提高了焊点的可靠性。在给定的占地面积上,只能使用一种类型的焊盘(NSMD或SMD)和一种类型的焊盘表面处理。图2说明了NSMD和SMD土地模式设计。

土地格局设计应遵循Maxim 90-xxxx系列文件对应的具体包码。


图2 NSMD和SMD地垫图的说明

外露垫(热垫)的PCB设计

PCB上的热垫设计应充分利用所提供封装的外露垫。对于单层板,热垫应连接到一个大的表面垫,使热量可以通过表面垫散发。对于多层板,应在热垫下放置热通孔,以便散热到其他金属层,以利用这些金属层中的金属。热通孔设计应根据PCB制造商的能力和其他设计限制进行优化。

PCB表面处理

工业上使用的有机可焊性防腐剂(OSP)、化学镀镍浸金(ENIG)、电解镍金、化学镀镍浸金(ENEPIG)、化学镀银浸金、浸锡浸金。对于需要跌落测试可靠性的应用,建议使用OSP和ENIG。

模板设计指南

模板的厚度和图案的几何形状决定了沉积在器件图案上的锡膏的精确体积。模板对准精度和一致的焊锡量转移是均匀焊锡回流的关键。模板通常由不锈钢制成。

  • 模板厚度:4或5毫米厚的模板推荐0.50毫米的间距包装。包装宣传>0.65毫米可以容纳6毫米厚的模板。

  • 模板制作:激光切割,与普通的激光切割模板相比,激光抛光效果更好。

  • 模板孔径:必须严格控制公差。

  • 孔的壁应该是光滑的,圆角和梯形截面增强锡膏从孔的释放。

外露垫(热垫)的模具设计

所述暴露的焊盘焊料地可被分割成焊盘阵列。焊盘阵列应通过阻焊带分割全铜区域来创建。分段式PCB设计有助于在回流过程中焊膏助焊剂排出气体,从而降低已完成焊点的空洞百分比。同时,单个焊料空洞的最大尺寸受到单个矩阵段尺寸的限制。图3显示了一个用于外露焊盘的阻焊设计示例。

设计建议:

  • 锡膏覆盖率60% ~ 80%

  • 圆角,以减少锡膏堵塞

  • 底部开口大于顶部开口的正胶带



图3 外露焊盘的阻焊设计示例

锡膏

焊膏是SMT组装过程中最重要的材料之一。一般情况下,建议使用不清洁的锡膏。然而,最终用户应该评估他们的整个过程和使用,以确保期望的结果。对于0.5mm间距印刷,建议使用3型(或更细)锡膏。建议在焊料回流过程中进行氮气吹扫。

清洁要求

如果使用低残留,无需清洗的锡膏,则不需要清洗PCB。然而,由于有不同类型的非清洁焊膏可用,Maxim建议对特定应用进行评估,以检查是否需要从电路板上去除任何剩余的残留物。

回流

Maxim含铅封装与所有工业标准焊料回流工艺兼容。与所有表面贴装器件一样,重要的是要检查所有新电路板设计的配置文件。此外,如果电路板上混合了高组件,则必须在电路板上的不同位置检查配置文件。组件温度可能会因周围组件,PCB上零件的位置和封装密度而变化。回流轮廓指南是基于实际导致PCB焊盘焊点位置的温度。焊点的实际温度通常与回流系统中的温度设置不同。因此,Maxim建议在实际焊点位置使用热电偶检查型材。应使用氮力常规烘箱。温度均匀性为5℃。

Maxim建议遵循JEDEC推荐的回流配置文件J-STD-020E。

表1、推荐的无铅回流配置文件
概要文件特性
描述
炉温
T(股市)
温度
150°C
T (Smax)
最高浸泡温度
200°C
T(年代)
T(SMIN)和T(SMAX)之间的时间
60 - 120秒
T(左)Liquidous温度
217°C
T(左)T以上时间(L)
60 - 150秒
T (P)体温峰值260°C
T (P)T(P)在5°C内的时间
30秒
上升速率(T(L)到T(P))
3°C /秒(max)
上升速率(T(L)到T(P))
6°C /秒(max)


图4 回流剖面的分类

检查

Maxim建议按照IPC规范进行检验。更多信息请访问www.ipc.org。图5显示了一个焊接良好的引线的例子。焊料角应该能够在两侧进行目视检查,但不能超过引线顶部的焊料。


图5、精心设计的PCB上焊接良好的引线

水分的敏感性

Maxim的铅封装按J-STD-020D规格归类为JEDEC标准。

对于那些只符合MSL3的包装(通常是较大的包装和特殊包装),所有部件在运输前都要用干燥剂和湿度指示卡进行烘烤和干燥包装。如果湿度指示卡变成粉红色,或者部件暴露在超过地面使用寿命的环境中,请将包装在+125℃下烘烤48小时。

参考JEDEC规范J-STD-020D正确使用湿气/回流敏感表面贴装器件。

返工

返工质量不易控制。如果需要对有焊接缺陷的部件进行返工,Maxim建议在+125°C下烘烤PCB组件至少4小时。最少使用以下步骤:

  1. 将零件从电路板上拆下。确保加热是局部应用,以避免过热的附件组件。

  2. 清除焊盘上所有剩余的焊料。

  3. 擦板。

  4. 用模板再次印刷焊料。

  5. 放置零件。

  6. 回流。

  7. 清洁PCB并检查。

拾取和放置(P和P)

传统的放置系统可以使用封装轮廓或引线的位置作为替换指南。使用引线位置的放置指南往往更准确,但速度较慢,并且需要一个复杂的视觉处理系统。包轮廓放置方法运行更快,但精度较低。合同PCB组装商可以决定最可接受的方法,以采用这一过程。

参考资料

  1. JEDEC标准J-STD-020E

  2. ipc - 610

  3. ipc - 7351

  4. Maxim应用说明5963



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