一、SMD的封裝結構是工藝設計的基礎,因此,在這里我們不按封裝的名稱而是按引腳或焊端的結構形式來進行分類。按照這樣的分法,SMD的封裝主要有片式元件(Chip)類、J形引腳類、L形引腳類、BGA類、BTC類、城堡類,如圖所示。
SMD的封裝形式分類
二、片式元件類封裝
片式元件類一般是指形狀規(guī)則、兩引出端的片式元件,主要有片式電阻、片式電容和片式電感,如圖所示。
片式元件類常見封裝
1.耐焊接性
根據(jù)PCBA組裝可能的最大焊接次數(shù)以及IPC/J-STD-020的有關要求,一般片式元件具備以下的耐焊接性:
1)有鉛工藝
(1)能夠承受5次標準有鉛再流焊接,溫度曲線參見IPC/J-STD-020D。
(2)能夠承受在260℃熔融焊錫中10s以上的一次浸焊過程。
2)無鉛工藝
(1)能夠承受3次標準有鉛再流焊接,溫度曲線參見IPC/J-STD-020D。
(2)能夠承受在260℃熔融焊錫中10s以上的一次浸焊過程。
2.工藝特點
片式電阻/電容的封裝比較規(guī)范,有英制和公制兩種表示方法。在業(yè)內多使用英制,這主要與行業(yè)習慣有關。
表1 常用片式電阻/電容的封裝代號與對應尺寸(單位:mm)
常用片式電阻/電容的封裝代號與對應尺寸
0603及以上尺寸的封裝工藝性良好,正常工藝條件下,很少有焊接問題;0402及以下尺寸的封裝,工藝性稍差,一般容易出現(xiàn)立碑、翻轉等不良現(xiàn)象。
三、J形引腳類封裝
J形引腳類封裝(J-lead),是SMT早期出現(xiàn)的一類封裝形式,包括SOJ、PLCCR、PLCC,如圖8所示。
J形引腳類常見封裝
1.耐焊接性
J形引腳類封裝耐焊接性比較好,一般具備以下的耐焊接性。
1)有鉛工藝
能夠承受5次標準有鉛再流焊接,溫度曲線參見IPC/J-STD-020D。
2)無鉛工藝
能夠承受3次標準有鉛再流焊接,溫度曲線參見IPC/J-STD-020D。
2.工藝特點
(1)引腳間距為1.27mm。
(2)J形引腳類封裝引線引線間距大且不容易變形,一般工藝水準下,都不會出現(xiàn)焊接不良問題,具有非常好的工藝性。
(3)不足之處就是封裝尺寸大,I/O數(shù)受限制。
四、L形引腳類封裝
L形引腳,也稱鷗翼形引腳(Gull-wing lead),此類封裝有很多種,主要有SOIC、BQFP、QFP、SQFP和QFPR、TSSOP,如圖所示。之所以種類復雜,是因為它們源自不同的標準,如IPC、EIAJ、JEDEC,從工藝的角度我們可以簡單地把它歸為SOP、QFP兩類。
L形引腳類常見封裝
1.耐焊接性
L形引腳類封裝耐焊接性比較好,一般具備以下的耐焊接性。
1)有鉛工藝
能夠承受5次焊接峰值溫度為235℃、225℃以上最少持續(xù)30s的再流焊接過程。
2)無鉛工藝
能夠承受3次焊接峰值溫度為260℃、250℃以上最少持續(xù)30s的再流焊接過程。
2.工藝特點
(1)引腳間距形成標準系列,如1.27mm、0.80mm、0.65mm、0.635mm、0.50mm、0.40mm、0.30mm。其中1.27mm只出現(xiàn)在SOIC封裝上,0.635mm只出現(xiàn)在BQFP封裝上。
(2)L引腳類封裝全為塑封器件,容易吸潮,使用前需要確認吸潮是否超標。如果吸潮超標,應進行干燥處理。
(3)0.65mm及以下引腳間距的封裝引腳比較細,容易變形。因此,在配送、寫片等環(huán)節(jié),應小心操作,以免引腳變形而導致焊接不良。如不小心,掉到地上,撿起來后應進行引腳共面度和間距的檢查與矯正。
(4)0.40mm及其以下引腳間距的封裝,對焊膏量非常敏感,稍多可能橋連,稍少又可能開焊。因此,在應用0.40mm及其以下引腳間距的封裝時,必須確保穩(wěn)定、合適的焊膏量。
五、BGA類封裝
BGA類封裝(Ball Grid Array),按其結構劃分,主要有塑封BGA(P-BGA)、倒裝BGA(F-BGA)、載帶BGA(T-BGA)和陶瓷BGA(C-BGA)四大類,如圖所示。
BGA類的封裝形式
(1)BGA引腳(焊球)位于封裝體下,肉眼無法直接觀察到焊接情況,必須采用X光設備才能檢查。
(2)BGA屬于濕敏器件,如果吸潮,容易發(fā)生“爆米花”、變形等焊接缺陷或不良,因此,組裝前必須確認是否符合工藝要求。
(3)BGA也屬于應力敏感器件,四角焊點應力集中,在機械應力作用下很容易被拉斷,因此,在PCB設計時應盡可能將其布放在遠離拼板邊和安裝螺釘?shù)牡胤健?/span>
六、BTC類封裝
在IPC-7093中列出的BTC類封裝形式有QFN(Quad Flat No-Lead package)、SON(Small Outline No-Lead)、DFN(Dual Flat No-Lead)、LGA(land Grid Array)、MLFP(Micro Leadframe Package),如圖所示。
BTC類的封裝形式
(1)BTC的焊端為面,與PCB焊盤形成的焊點為“面-面”連接。
(2)BTC類封裝的工藝性比較差,換句話講,就是焊接難度比較大,經(jīng)常發(fā)生的問題為焊縫中有空洞、周邊焊點虛焊或橋連。
這些問題產(chǎn)生的原因主要有兩個:一是封裝體與PCB之間間隙過小,貼片時焊膏容易擠連,焊接時焊劑中的溶劑揮發(fā)通道不暢通;二是熱沉焊盤與I/O焊盤面積相差懸殊,I/O焊盤上焊膏沉積率低時,容易發(fā)生“元件托舉”現(xiàn)象即熱沿焊盤上熔融焊料將元件浮起的現(xiàn)象。經(jīng)驗表明,確保I/O焊盤上焊膏合適轉移比減少熱沉焊盤上的焊膏量更有效。