smt表面黏着技术分析

n更多企业学院： 中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座人力资源学院56套讲座+27123份资料各阶段员工培训学院77套讲座+ 324份资料员工管理企业学院67套讲座+ 8720份资料工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料财务管理学院53套讲座+ 17945份资料销售经理学院56套讲座+ 14350份资料销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料n更多企业学院： 中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座人力资源学院56套讲座+27123份资料各阶段员工培训学院77套讲座+ 324份资料员工管理企业学院67套讲座+ 8720份资料工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料财务管理学院53套讲座+ 17945份资料销售经理学院56套讲座+ 14350份资料销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料實用表面黏著技術 -表面黏著材料及製程指南 Robert J. Rowland Paul Belangia 著 羅 奇 譯知識就是財富 在電子業中,表面黏著技術日益為人們所接受且巿場占有率亦持續增長,在許多產品中均使用到該項技術,根據對表面黏著技術的增長預測,將有越來越多的問題與其物料及製程轉變并存,本書將有助于讀者(從事SMT裝配業者)了解其相關物料及制程問題。 本書主要分為兩個基本部分: 前面4章由保羅伯南爵撰寫,主要說明表面黏著用的物料零件及設計問題,接下來的8章,由羅伯特撰寫,將說明表面黏著的各類製程問題。 SMT入門的首要條件是徹底明了相關術語定義及專有名詞,我們在每章的開始均為達成本要旨特別對相關的術語及定義進行詳細說明,此舉將會令讀者更方便地獲取所期望的參考。為使讀者能更多的吸收每一章的內容,我們建議諸位首先細閱每章開篇的術語說明。 每章的基本問題說明與更高階者同樣重要。在未弄懂SMT的基礎知識前,將很難了解進階的知識。我們均認同未學會走勿償試跑的古訓。我們將提供盡量豐富的資訊給讀者,使之更多地了解相關的物料(零件)、設備及製程,令讀者可各取所需。 希望本書對從事SMT設計及製程工程師、技術員、設計員及管理人員能有所助益。其主要對象是電工學人士,因為這是我們的專業知識領域,我們曾于工作中接觸過本書中的材料及製程。 本書本著兩個宗旨完成,首先,讓其他從事SMT工作的同行分享我們的知識;第二,提升我們對SMT的認知。我們將盡力達成以上宗旨。 一.表面黏著技術介紹術語:A級 (CLASS A) 僅使用穿孔零件的表面黏著裝配級別,由1型及2型SMT組成。B級 (CLASS B) 僅使用表面黏著零件的裝配等級,它亦可以分為1型及2型SMT。C級 (CLASS C) 混和使用穿孔零件及表面黏著零件的裝配等級,亦可以分為1型及2型 SMT。雙排封裝 (Dual in-line package) 一種雙排封裝穿孔技術,它由兩排伸出的直角腳組成。集體(成)電路 (Integrated Circuit. IC) 一種將多個電阻、電晶體、電容及其它零件集中一個單晶硅上的零件。焊墊 (Land) 供表面黏著腳焊接的金屬表面。焊圈 (Pad) SMT板上穿孔及導通孔周圍的圈狀金屬表面。印刷電路板裝配 (PCA) PCB 印刷線路板。SMC (Surface Mount Component) 表面黏著零件。SMT (Surface Mount Technology) 表面黏著技術。SPC (Statistical Process Control) 統計制程管制。1型 PCB單面著裝零件的表面黏著類型。2型 PCB雙面均著裝零件的表面黏著類型。1.0 序 本節我們將回顧SMT的發展史及其優缺點,并介紹多種制程類型及分級狀況。請注意本書中所有的尺寸及溫度均使用公制,且于括號內以英制附注。1.1 什么是表面黏著技術? 表面黏著技術是一種使用表面黏著零件并將其黏置于PCB上的系統或曰制程技術。 表面黏著零件則是接腳(引腳)微小(細)或無腳且可直接焊接于PCB上的焊區(lands)或焊圈(墊)上的零件。 直到80年代中期,表面黏著零件仍只使用于低密度的混合線路,主要是因為缺乏可生產大線路板裝配的自動化設備,然而,近年來,隨著技術的升級及各種自動生產設備上可把持各種零件的技術相繼成功問世,使產品零件數日益增多(密度增加),基材變小,生產能(量)提升。將SMT零件用于這些自動機,則PCA的成本將遠低于使用傳統穿孔技術,PCB的成本將會實現節省50-75%的減少,以及減少,接腳所產生的電容、電感(感應)影響,使制程更具效率,微量的重整及快捷的生產周期,正如我們之期望。 PCA大約65%的成本取決于零件大小,正如圖1.1所示,我們可容易地推算若使用表面黏著技術,設備的投資回收將在二至六個月內快捷地完成!1.2 表面黏著技術的歷史 表面黏著技術發源于本世紀50年代,早期不使用穿孔技術而使用扁平包裝零件運用于高可靠性的軍用產品。60年代,更多的SMT零件湧入市場,復合材料如陶瓷,作為零件已可焊接在基材表面,到了70年代,東方的日本電子業異軍突起,因其資源饋乏,必需減低成本。產品的小型化也確實順應了巿場的需求,最先被廣泛使用的是電阻及電容,他們的使用不僅節省了PCB的面積,而且又符合高速貼裝的要求,使日本成為早期實現以無腳的圓筒型/長方型零件取代早前需成型、剪切及折彎的業界先驅。70年代后期及80年代早期集體電路已趨成熟且電路日益復雜。這一劇變使零件接腳數急增,大多超過100PIN,使得若使用雙排腳封裝需承受大的面積(空間)的損失以適應這些怪物。 現在,SMT工業正以跳躍式的方式成長發展。SMT零件几乎使用于所有消費性及商用產品中,品種繁多的SMT零件目前適用于從電源到通訊等等產品,圖1.2可証實從80年代到90年代這趨勢的成長率,本表是用焊點數作為預測參數來衡量SMT的成長的。1.3 為什么要使用表面黏著技術?1.3.1 表面黏著技術的優點(勢): 產品的價格/功能比大幅提升,這就意味著產品重量及尺寸的降低。 SMT通過解決高針數集體電路成本問題,使用替代材料有效地降低產品的重量及尺寸而獲得高額利潤,在非常小的封裝要求情形下SMT將有助于PCB的雙面著裝,在成本方面SMT具備其獨特的有利地位。 利用SMT的自動裝著零件可獲至很高的生產良率。通過零件密度的增加提升了自動化的品質,而且自動化自然節省了生產的周期時間,使投資回收得到最大限度地實現,通過利用電腦化的設備,制程控制變得容易且簡單,更適宜于推行SPC,大多數SMT設備均可實現以低單價獲至高產能。 SMT的板子的重整及修理是簡單易行的,其使用的標準工具是細尖烙鐵或熱風槍,均只需小額投資。 SMT零件的庫存空間僅為穿孔零件的10%,也即其空間主要為包裝之盤帶所占。1.3.2 SMT的缺點: SMT也有几個小小的缺點,常用零件巿場對此劇烈的變化反應遲鈍,因此並非所有的零件有表面黏著式封裝。再者穩定地測試存在一定的困難,因為空間太小,需要細小的彈簧探針,而且用于SMT制程的PCB復雜且對設備的要求是很嚴的,這就意味著一筆巨大的資金輸出,另外一個缺點是公司導入SMT則必須學習大量的新制程知識。1.4 表面黏著裝配的分類: (如附圖) 表面黏著裝配分為2種類型:1型及2型。它們又分別可分為A、B、C三級,分類的依據是不同的零件裝著位置,是單面抑或雙面以及裝配零件的種類是SMT型或穿孔型等等來決定的。B、C級也可單純分為簡單型及復合型,這一分法乃依據IPC-CM-770,“印刷線路板的零件裝著”而來。(詳見圖1.3) 1型(TYPE1) 零件僅裝著于PCB的某一面. 2型(TYPE2) 零件在PCB的兩面均有裝著. A級(CLASS A) 僅在PCB上裝著穿孔型零件.B級(CLASS B) 僅在PCB上裝著SMT型零件.C級(CLASS C) PCB上裝著有SMT、穿孔型零件(同一PCB) 例如: 2B型裝配就是中PCB的兩面均裝著SMT型零件的形式。1.5 基本製程及流程表 製程的流程方式依不同的SMT類型而不一,表1.4為2B及1B的流程範例: 單面錫膏印刷零件裝著錫膏干燥迴流焊清洗PCB翻轉另一面錫膏印刷零件裝著錫膏干燥迴流焊清洗測試 *可依據最終清潔之要求作取舍。1型: 簡單SMT流程2型: 復合SMT流程 表1.4:1B及2B表面黏著裝配流程 穿孔零件插件及折腳PCB翻轉點膠SMT零件裝著烘膠(硬化)翻板波峰焊清洗測試 表1.5 2C型裝著簡要流程 以下是美國業界的幾個制程標準組合,他們所公布的標準名稱及名細可參照附錄A所列: 錫膏印刷 表面黏著零件裝置 錫膏干燥(視需要) 迴流焊 *清洗 穿孔零件插入及折腳固定 翻板 點膠 SMT零件裝著 黏膠干燥 翻板 波峰焊 清洗 測試 Clean清洗,可依據最終清潔要求及所使用的助焊劑作取舍。 表1.6 2C混合型表面黏著裝置. 二. 表面黏著用零件及零件封裝 術語:帶角方型扁平封裝(怪物)(BQFP) (Bumpered Quad Flat Pack) 一種標準腳距且四周均為歐翼腳型的集體線路封裝,通常腳中心距為0.635mm(0.025),也有較小腳距者,如0.508mm(0.020)也較常用。小腳距一般參考精細腳距封裝,怪物名稱乃所謂該封裝之四角塑膠伸長以保護零件腳,該類封裝腳數由53到240Pins不等。晶體零件(Chip Component) 泛指有2個接點的無腳表面黏著型零件,例如電容和電阻。陶瓷型晶片載器(Ceramic Leaded Chip Carrier. CLCC) 類似無腳陶瓷載器的一種表面黏著型集體電路的封裝,使接腳依附于封裝壁 以預防因封裝或基材的熱膨脹引發的問題,接腳數可由16到124Pins不等。 熱膨脹系數(Coefficient of Thermal Expansion. CTE) 物體在單位溫度變化狀況下所致的尺寸微變。圓柱型零件(Cyclindrical Component) 一種被動零件或二極體的封裝型式,呈圓柱型,主要有兩種規格,MLL34及 MLL41介電質(Dielectric) 一種中性位于兩個導體(電極)間的隔離層。雙列直插式封裝(Dual in-line Package DIP.) 一種用于穿孔裝配的雙排直角型集體電路封裝型式,有標準的腳距及行距,其標準間距為2.54mm(0.100)。精細間距(Fine Pitch) 腳距等於或小於0.635mm(0.025)的表面黏著封裝型式。鷗翼型腳(Gull Wing Lead) 一種典型的小輪廓封裝的腳的外型,其腳之末端向外彎曲似飛翔中的海鷗。J-型腳(J-Lead) 一種腳彎曲在封裝本体之下的封裝腳型稱謂,通常用於塑膠封裝体,由側面看其腳型類似字母J之輪廓。無腳陶瓷晶片載器(LCCC) 一種陶瓷且密封用於軍方的集成電路封裝方式,其四周以特殊金屬處理以與金屬体互聯。腳距(Lead Pitch) 封裝零件上連續兩腳之中心距,精細的腳距可令小的封裝容下更多的針腳。DIP的腳距是2.54mm(0.100),而PLCC的腳距為1.27mm(0.050)。金屬無腳電極(Metal Electrode Leadless Face. MELF) 雙端金屬化的圓柱型的零件,一般用於電阻、電容及二極体的封裝。多層電容晶片(Multilayer Chip Capacitor.MLC) 業界對表面黏著用的陶瓷電容之統稱。塑膠晶片載器(Plastic Leaded Chip Carrier PLCC) 本體四周為J-型腳的集成電路封裝型式,其腳距為1.27mm(0.050),腳數為20到124Pins不等。方形扁平封裝(Quad Flat Pack) 泛指四周均有接腳的表面黏著封裝,一般指鷗翼腳型封裝。方形零件(Rectangular Component) 泛指四方形且有2個接點的無腳表面黏著零件(被動形),例如:電阻、電容亦稱為晶片零件。超小輪廓封裝(Shrink Small Outline Package. SSOP) 一種類似SOIC的30腳IC的表面黏著形封裝,本體寬約為5.28mm(0.208),其腳距為0.63mm(0.025)。小輪廓集體電路(Small Outline Integrated Circuit.SOIC) 一種有兩排平行鷗翼1628腳的表面黏著型集體電路,腳距為1.27mm(0.050),其本體寬度大致為3.81mm(0.150)。小輪廓J型腳封裝(Small Outline J-leaded. SOJ) 腳距為1.27mm(0.050),有兩排平行的14到40腳的一種表面黏著型集體電路封裝。大輪廓集體電路(Small Outline Large Integrated Circuit. SOLIC) 一種腳距為1.27mm(0.05),有兩排平行腳的1628Pin的鷗翼型表面黏著型集體線路封裝,其本體寬度為7.63mm(0.300)。小輪廓電晶體(Small Outline Intograted Transistor. SOT) 一種兩腳在本體一側,另一腳在另一側的鷗翼型表面黏著零件。帶式包裝(TAPEPAK) 一種適用于集體電路卷狀封裝的方式,其零件儲存于成型的凹槽內。端子(Termination) 被動零件的端點金屬面或端點的金屬殼。超薄小輪廓封裝(Thin Small Outline Package.TSOP) 一種類似2048Pin鷗翼腳的SOT的集體電路封裝方式,含腳在內,其寬為6mm到12mm(0.236到0.472),腳長為0.5mm(0.0197)僅為SOT厚度的1/2。一種是從封裝之窄邊伸出接腳,一種是腳從封裝的寬邊引出。2.0 緒論 表面黏著技術業在過去十年內獲得了驚人的成長,要維持既有標準(造成把握變化成為困難)存在很大的困難。直接引用諸如EIA、IPC、JEDEC及EIAJ(如附錄A)是一種途徑。遺憾的是沒有一個標準可涵蓋所有零組件,并且并非標準均被依從,例如,日本的供應商,經常自行設計,并與任何標準均不吻合,此現象在大于20Pin的集成電路上表現尤為突出。在此特忠告大家採用標準的尺寸,特別是焊墊的設計,請慎重,并依據相關的標準。 本節將介紹常用零件系列及其焊墊以及包裝(封裝),若需更多資訊,請參考IPC-SM-782,表面黏著焊墊。2.1 晶片零件(Chip Components) 晶片零件包裝諸如電阻、電容以及電感。它們是最小的表面黏著封裝。它們較其它零件更廣泛應用于美國的汽車業和日本的消費(家電)業。其數碼標示為前兩碼為長度(08=0.080),第三、四節為寬度(05 = 0.050)2.1.1 晶片電阻(Chip Resistors) 一般表面黏著型晶片電阻有三種規格: 0805,1206和1210。但自從日本領先制出0603及0402並用于高密度領域便破壞了這一約定。詳見表2.1的尺寸對照。 晶片電阻一般為鋁質制成,其阻抗是附在基材的線圈或阻抗物質之碎末提供,然后將其截至需要長度即可。其接點之金屬一般為銀箔、鎳或錫以及其他特殊要求金屬。其接點通常在三個面上:上面、側面或端面。 請參閱圖表2.2晶片電阻剖面圖。 晶片電阻值的標示遠較未標示者更具成本效益。在標示為必需時,一種三碼的標示系統應運而生,圖表2.3是一個電阻標準的標注範例。 在料卷上通常有供應商依據客戶的需求或相應標準而設置的詳細標示。 在放置卷狀電阻于黏著設備前,必須進行阻值的標示檢查,此舉減少了單個檢查零件標示的動作及成本,當然,一些公司由于重工或服務的需求,便在零件上增加了標示。 0805和0603的表面黏著晶片電阻可加工到0.3mm那樣薄,以使其可置放于PGA連接座中心般須節省空間的地方。 表2.1是零件的尺寸,圖2.4是晶片電阻之相應焊墊形狀,而表2.2是焊墊的尺寸狀況。 圖2.3電阻標準標示(Courtecy of Rohm co.LTD). 表2.1晶片電阻零件尺寸 - 公(英). 表2.4晶片電阻焊墊. 表2.2晶片電阻焊墊尺寸 - 公(英).2.1.2 晶片電容 晶片電容除了其接點有上、下、左、右及端面共5面外,其余部份類似晶片電阻。晶片電容接點的金屬組成亦似晶片電阻,如圖2.5之剖面圖。 晶片電容可以電介質不同而分成三類: 分別為Z5U、X7R、NPO或COG型。考慮到大多數電容用于線路濾波,故X7R及Z5U型因其成本低廉被大量使用。而NPO型因其可耐受大範圍的溫度、頻率及電壓變化,故其成本較高。 表面黏著型電容,也稱為多層晶片電容(MLCS),是一種十分復雜的結構。典型MLC一般有10到15層,一般有干、濕兩種制程,干制程為最近几年發展起來的,在此制程中,一層層0.025mm(0.001)厚的綠色陶瓷壘置以作電量貯存用。在設計參數未達成一致之前,晶片電容的形狀也不穩定,在每層的另一面是綱狀電極,經過定長裁切及烘烤即成為單個的零件,其接點通常由鈀、鎳及錫組成。 圖2.6是晶片電容的干制程流程圖。 濕制程與干制程的區別在于其電容層是利用濕的綠色陶瓷。這種材料適宜于令電容層更薄的要求,0603的出現就是濕制程的必然結果。 表2.2晶片電阻焊墊尺寸 - 公制(英制)如圖: 圖2.5晶片電容剖(截)面圖 (KEMET電子公司) 表2.3是零件尺寸圖; 圖2.7、表2.4是表面黏著晶片電容之焊墊圖及尺寸。2.1.3 模制電容/電感 模制電容與陶瓷電容之區別在于其一般有極性,而且值也較陶瓷電容大,它的介電質是鉭。鉭電容的容值從0.1uF到100uF不等,耐壓從4-50伏特(直流),一般從外殼看分為: A、B、C及D四種,參見表2.5的零件尺寸。 由于其極性關系,故它一定不可在極性相反狀況下工作,否則,它們有爆炸(裂)的可能,故在將此類電容裝置于裝著機上時,必須要確認其極性的正確性。圖2.8是模制鉭電容的截面圖。 依其不同的接點附著技術可分為幾種制程。一些有一個焊點,而其余則是在本體下有兩條彎腳,其中有些接點技術較為可靠,而以焊點作為接點的方式正宜于在PCB上進行黏著。 圖2.9及表2.6分別是模制電容的焊墊圖及相應尺寸。 圖2.6晶片電容干制程LAVX公司提供)。 模制電容目前有几個供應商,TDK是表面黏著型電感的龍頭,他們有獨一無二的無卷曲電感。這是利用氧化鐵層與導電的銀箔交壘的精湛境界,而大多數電感會因氧化鐵卷曲致傷。2.1.4 圓柱型零件(Cylindrical Components MELFS) 圓柱零件就是所謂的MELFS,有金屬無腳接點的表面黏著零件。這一封裝方式可用于制造二極管、電阻或陶瓷/鉭質電容,但其最廣泛地應用于電阻的制造。其外觀類似有腳的電阻,但卻無接腳及外塗層(如色環),一般有兩種型號,分別為MLL34和MLL41,由于是圓柱形的,故而易滾動移位而致附著不易,也正因為此原因,導致圓柱型零件正逐漸減少。 表2.7是MELF的尺寸,圖2.10是MELF的焊墊圖,而2.8是焊墊的尺寸。 表2.6模制電容之焊墊尺寸 - 公(英)制 表2.7MELF零件尺寸 - 公(英)制 圖2.10MELF焊墊圖 表2.8MELF焊墊尺寸 - 公(英)制 表2.9模制電容之焊墊2.2 主動零件 - 塑膠 表面黏著零件的使用適宜于隨身聽及薄型驅動器等,需有效利用空間的產品的制造。 表2.11是傳統(有腳)零件與SMT型零件的尺寸比較。2.2.1 小輪廓電晶體(Small Outline Transistor.SOT) 小外形(輪廓)電晶體有三種表面黏著型封裝方式,分別是SOT23,SOT89及SOT143。其中SOT23和SOT89有三個點接點,而SOT143則是4個接點,二極體也可以此類方式進行封裝。 在三種封裝方式中,又以SOT23最為廣泛,這種封裝又可分為三種外形尺寸: 高輪廓、中型及低輪廓。(詳見圖2.12) 當然,低輪廓封裝與中、高輪廓封裝不可隨意替代,因為需作點膠黏著導通,且一般高輪廓者適用于需充分清洗的場合。 表2.9是零件的尺寸,圖2.13及表2.10分別是焊墊形狀及其尺寸狀況。 圖2.11 SMT零件尺寸比較。 圖2.12 SOT封裝型比較。 表2.9 SOT23尺寸表 - 公(英) 圖2.13 SOT23焊墊圖。 SOT零件尺寸詳見如表2.11; 圖2.14及表2.12分別為焊墊圖及尺寸狀況。 SOT143除其為4個接腳(點)外,類似SOT23。它們正日益被廣泛應用于無線電領域,當然,清洗制程對這些封裝也不存在任何問題。 表2.13是SOT143的尺寸表 圖2.15及表2.14分別是SOT143之焊墊及尺寸 表2.10 SOT之焊墊尺寸 - 公(英)制。 表2.11 SOT89之零件尺寸 - 公(英)制。 表2.14 SOT89之焊墊。 DPAK是SOT封裝之高功率型。它可實現等同于TO-252的效果。 表2.15是SOT143的尺寸,圖2.16及表2.16是SOT143的焊墊形狀及尺寸。2.2.2 鷗翼型小輪輪廓封裝(Small Outline Package With Gull Wing Leads) 鷗翼型小輪廓封裝之外形類似Dual in-line package,而尺寸卻只有DIP封裝的一半左右。 其本體寬度不是7.62mm(0.300)而是3.81mm(0.150),其腳距亦非2.54mm(0.100)而為1.27mm(0.050),這就是小輪廓大規模集體電路之封裝(SOLIC)。 兩邊有腳SOT封裝較常用的多為低于20腳者,而超過20腳的四面型封裝則用于有相應導通要求的場合。 此小輪廓封裝一般有兩種主要本體尺寸,分別是3.81mm(0.150)及7.62mm(0.300)。尺寸為3.81mm(0.150)者稱為SOIC,而尺寸為7.62mm(0.300)者稱SOLIC,L代表大規模的意思,兩種封裝均可于巿場賣到16及14Pin的零件。 表2.17是零件的尺寸。 圖2.17及表2.18分別為其焊墊的圖形及尺寸。2.2.3 J型腳的小輪廓封裝(Small Outline Package With J Leads) SOJ是典型用于DRAM的封裝型式。SOJ在用J型腳代替鷗翼型這點上類似PLCC的封裝(見圖2.2.4),稍有不同之處就是SOJ只有兩側有接腳而PLCC則為四側有接腳。大多數日本的生產廠商均有此型的多種規格品。其本體寬度可為7.62mm(0.300),8.9mm(0.350)及10.16mm(0.400)。最安全的原則是依據PCB廠商依焊墊狀況提供的建議進行仔細權衡選擇所需零件。 表2.19是零件之尺寸,圖2.18及表2.20分別是其焊墊形狀及尺寸狀況。 表2.19 SOJ零件尺寸 - 公(英)制。 圖2.18 SOJ焊墊形狀。2.2.4 塑膠晶片載器(Plastic Leaded Chip Carrier,PLCC) 塑膠晶片載器是應消費者之低成本要求從陶瓷式載器發展而來的,其接腳為J型,腳距為1.27(0.050),除了18Pin外,其封裝均是本體四側均有接腳,且同是四方形。 PLCC之第一Pin標示系統有別于SOIC的某側中點為第一Pin的方式,集體電路(晶片)的制造者通常是在塑膠體上作一個明顯的標示符號,而有的制造者則習慣于在本體的某個角倒一斜邊以作第一Pin的位置,應向制造商請教其標示方式。 表2.20 SOJ焊墊尺寸 - 公(英)制。 表2.21 PLCC零件尺寸 - 公(英)制。 較大的PLCC零件(超過68接腳)應保持干燥包裝并于裝著前進行必要的烘烤。在IPC-DM-786“測試及搬運對表面黏著型封裝的受潮影響”中可詳知有關細節及潮氣之去除(烘烤)方式。 表2.21是零件尺寸,圖2.19及表2.22分別是焊墊形狀及尺寸。 圖2.19 PLCC之焊墊。 表2.22 PLCC之焊墊尺寸 - 公(英)制。 備注: 定位尺寸A1D1是PLCC零件旋轉90的狀況。2.2.5 精細腳距封裝(Fine-Pitch Package QFP,BQFP,TSOP,SSOP Tapepak) 扁平方形封裝是為適應80年代后期PLCC封裝IC腳距被逼向極限而發展出來的。目前,通用的腳距尺寸是0.63mm(0.025),腳距為0.508mm(0.020)已有介紹,同時,低于0.508mm(0.020)正在研制中,大型的扁平方形封裝在JEDEC之相關資料中有介紹。JEDEC(Joint Eleetrouic Devices Engineering Council)就是“電氣連接工程聯合會”之相關管制標準,巨型封裝適于盛放入成型的塑膠管中,在美國的標準封裝型號有52、68、84、100、132及196Pins。 表2.23 BOFP(JEDEC)零件尺寸 - 公(英)制 表2.23是BOFP零件的尺寸,圖2.20及表2.24分別為其焊墊及形狀尺寸。 日本的標準QFP是無保護觸角的,該標準由日本電子工業協會制訂(EIAJ)。可利用之腳距為1mm到0.5mm(0.0394到0.0197)不等。封裝規格由44腳到304腳。 圖2.20 BQFP(JEDEC)焊墊。 表2.24 BQFP(JEDEC)焊墊尺寸 - 公(英)制。 注: 所有BQFP零件之腳距均為0.635mm(0.025) PCB設計時最關注的腳距。JEDEC用英制,而EIAJ則使用公制。例如在JEDEC標準中腳距是0.025,但與其對應的EIAJ的腳距卻是0.0256(0.65mm),再如: JEDEC之0.020腳距,在EIAJ中與之對應者卻為0.0197(0.5mm)。故而一個JEDEC標準零件不可隨意置于為EIAJ標準零件而設計的焊墊上。 表2.25 方形QFP(EIAJ)零件尺寸 - 公(英)制。 注: A尺寸包含塑膠本體尺寸。 B尺寸則為腳到腳尺寸。 圖2.21 QFP焊墊形狀。 表2.26QFP(EIAJ)焊墊尺寸 - 公(英)制。 表2.25是QFP零件尺寸,圖2.21及表2.26分別是其焊墊之形狀及尺寸。 由于接腳多且多為鷗翼型故易使接腳受到損傷,故在制程中特別注意不可碰觸零件,并且該型零件僅可用于有視覺檢查系統的裝著設備,而且用于包裝的塑膠型管只可接觸零件的防護觸角而不可碰觸零件腳。有少數供應商亦用卷帶進行QFP零件的包裝。 超薄小輪廓封裝最近剛剛問世,以適應之前巿場需求一種可象SOIC一樣易于裝著,但本體卻更薄的封裝型式需求,在TSOP零件中使用20到48支鷗翼型腳,典型的腳距是0.5mm(0.0197),其焊墊(footprint)尺寸包含接腳在內,通常有兩種接腳形狀,一種是接腳由封裝窄邊伸出的I型,另一種則是接腳由封裝寬邊伸出的型。TSOP零件的標準包裝是塑膠成型管。 表2.27表2.28分別為I、型TSOP零件尺寸。 表2.27 TSOP I型零件尺寸 - 公(英)制。 表2.28 TSOP 型零件尺寸 - 公(英)制。 小輪廓封裝還可進一步分為SSOP零件,SSOP零件是一種腳距為0.65mm(0.0256)的8到30Pin鷗翼腳型封裝。 圖2.22 TSOP I型焊墊形狀。 圖2.23 TSOP 型焊墊形狀。 表2.29 TSOP I型、型零件焊墊尺寸 - 公(英)制。 注: 所有腳距均為0.5mm(0.0197)。 這些零件用于可靠度求較高的記憶卡及要求零件外形特別小的場合。 表2.31是零件的尺寸。圖2.24及表2.32分別為其焊點圖形及尺寸。 卷帶式包裝是特別適于SMT的一種包裝形式。 表2.30 TSOP 型零件焊墊尺寸 - 公(英)制。 表2.31 SSOP零件尺寸 - 公(英)制。 注: 所有型號之高度均為1.84mm(0.0722),為保証零件腳平整,在使用前零件應保存于膠帶的凹槽中。 此包裝方式亦適宜于自動測試,此類零件腳由120到304Pin不等,其腳距範圍從0.63mm到0.398mm(0.025到0.0157),它們盛裝于成型的塑膠管中提供給客戶于線上使用,以方便線上接腳成型機的使用,此種封裝僅可使用于超精細腳距且密度的集體電路的封裝。 表2.32 SSOP焊墊尺寸 -公(英)制.2.3 主動零件 - 陶瓷 (ACTIVE COMPONENTS - CERAMIC) 陶瓷晶片載器已有超過15年的曆史,其最初用于軍界,而目前在商用機器中亦廣泛地使用表面黏著型的無引腳陶瓷晶片載器(LCCC)及成型陶瓷晶片載器(CLCC),該無引腳的晶片載器,有時也叫LCLS,它有可焊接的接點,其外型可分為16腳到44腳,目前之引腳極限是叫接腳,它們用于高溫環境及軍界所要求的環境,該類零件一般是裝在成型塑膠管中遠送,這些封裝方式提供良好的密封性及良好的電氣性能(從本體到各導體路經長短几乎一致。隨著封裝型號尺寸的增長,焊點出現裂縫問題,因為熱膨脹系數不一樣會導致本封裝零件不能裝著在環氧基樹脂為基材的PCB上。 成型陶瓷晶片載器(CLCC)是無引腳型零件。2.4 復合零件(Miscellaneous Components)2.4.1 雙列直插式封裝開關 表面黏著型封裝的開關的改良(發展)沒有成型零件之改良程度大,在實際使用中,開關的接腳隱蔽于本體下,且包裝帶邊緣超出其本體以保護其黏著面平整達宜于裝著作業,其腳距一般為2.54mm(0.100),但也可加工成腳距為1.27mm(0.050),圖2.25是一個表面黏著型封裝的雙排針開關封裝樣品。 若制程要求對開關進行浸泡清理,則須確認開關是密封的。 表2.33是零件尺寸,圖2.26及表2.34分別為其焊墊圖形及尺寸。 表2.33 DIP開關尺寸 - 公(英)制。2.4.2 塑膠成型晶片載器座 最初的PLCC插座是成型,用于大板子(PCB)上的PLCC零件,這種插座改善了零件的重工(整)性能,因為在重工過程中需整個取下零件,而這類插座有足夠大的空間可供在非破壞狀況下進行重工。 圖2.26 DIP開關焊墊圖。 當然,插座焊墊與插座中PLCC零件的形狀是一樣的,當產品成熟到不需插座時,這種方式可實現在不久的將來直接將PLCC焊接在PCB上,此類插座的接腳數類同于PLCC零件。圖2.27是PLCC式插座圖。 PLCC插座的焊墊形狀與插入件的焊墊一樣,所以在取消插座時無需對PCB焊墊進行重新設計。 表2.34 DIP開關焊墊尺寸 - 公(英)制。 圖2.27表面黏著型PLCC插座樣品。2.4.3 結晶體型零件 是另一種為因應客戶需求而產生的表面黏著型封裝,制造者只是將成型零件變成表面黏著型而已,建議詳情向制造商詢問,因為業界并無統一標準供依循。2.5 零件包裝(Component Packaging) 所有零件必需包裝于成型的物件中,以利運輸及搬運,一般使用泡沫塑膠,成型塑膠管及塑膠卷帶及成型塑膠盤或特制的其它包裝方式。大多數表面黏著零件一般均選用卷帶式這種優質的包裝方式,而QFP零件在美國一般釆用成型塑膠盤包裝。日本也開始利用卷帶式包裝QFP零件,而一些特殊的零件如D-sub連接器,表面黏著型開關等則是用成型管進行包裝,困其是用人工裝著的,無論什么包裝方式其在運輸及搬運過程對零件的保護是至關重要的,并且其包裝方式應與制程設備相容。(匹配)2.5.1 成型包裝管(Tubes) 成型包裝管適用于包裝: SOIC、PLCC等零件,方形及圓形及SOT等一般不以該方式包裝。 成型管有利于抗靜電及導電,但需注意的是,重復使用的成形管將不再具抗靜電作用。 依據零件狀況設計成型管形狀至關重要,不當的管子非但不能保護零件,反而會損傷零件,特別是其接腳。優點: 當零件體積較小時,選擇成型管是一條低成本之道,當零件體積低于某特定值時,供應商經常用成型管代替卷帶方式,。顧慮: 使用成型管盛裝零件存在一個較大的問題就是: 對于非對稱零件,則有將管子放置顛倒的優慮,并且作業者也無法一次取出超過一個的零件,因為將零件傾倒的盤內或桌面均是不允許的。2.5.2 卷帶方式包裝 該包裝方式由三部份材料組成: 盛裝帶、密封帶及帶盤。盛裝帶由三種材料制造: 低塑料及金屬,紙質僅用于電阻,成型塑料帶可用于電容,SOT零件以及集體電路的封裝件,而成型的金屬帶正逐漸為成型塑膠帶所取帶。盛裝帶一般由帶孔的紙帶或有成型凹坑的金屬帶及塑料帶組成,送料用的孔通常在帶的一側或兩側都有,這些孔與送料器上的馬達匹配,所有的塑膠帶一般是抗靜電及可導電的。密封帶一般亦是抗靜電及可導電,用在盛裝帶上,紙帶亦同樣需要密封帶。 盛裝帶有7種寬度供選擇使用,分別為8mm、12mm、16mm、24mm、32mm、44mm及56mm。成型凹槽間的中心距也是非常重要的,它隨帶子之寬度而變化,另外將密封帶由盛裝帶上剝除的力大小亦非常重要,如果此力太小,則零件就有可能在使用前就散落,而如果此力需太大,則使用中送料器就很難在制程中使零件暴露出來。 8mm及12mm寬的帶子有7英寸及13英寸的盤子供選擇; 16mm及更寬的帶子只能用13英寸的盤子。 圖2.28 卷帶裝SMT零件樣品(KEMET公司提供)。優點: 卷帶式包裝是一種用于裝著設備的最有效方式,其送料器在可靠性上亦較成型管式為佳。EIA481作為卷帶包裝的標準,已為業界普遍接受。顧慮: 第一個顧慮是用紙質做大的盤子,也就是說44mm及56mm的大盤,用紙質做其硬度不如塑膠盤,另一顧慮是密封帶與盛裝帶的剝離強度,這一直是困擾所在,因為供應商尚不能做到一直令剝離力符合標準。2.5.3 成型盤(MATRIX TRAYS) 成型盤式包裝是因應扁平封裝零件的取置而發展出來的包裝方式,它們使得取置時不致碰傷脆弱的零件腳。一般由兩種塑膠成型而成,一種能盛放零件經曆烘干制程。(詳見IPC-SM-786,Testing and handing of surface mount plastic packages susceptible to moisture-induced cracking)它由高溫塑料制成而另一些由低溫塑料制成的盤子則不能用于烘干制程。成型盤的標準詳見95年出版的JEDEC。優點: 在美國大多數供應商均以成型盤盛裝BQFP零件。一般均以本體為支撐要優于以零件腳支撐觸角,扁平封裝零件可很好地于成型盤中盛放及搬運、使用。成型盤可能會比較貴,故應考慮設定流程以發揮其重復再利用的優點,目前日本的QFP零件已是卷帶式。顧慮: 成本因素是使用成型盤的考慮重點,因為此包裝較卷帶方式為貴。 目前有許多美國制造者也因此(成本)工效仿日本朝卷帶方式發展。REFERENCES:1.Coombs , clyde. printed circuit handbook .New York : Mcgraw Hill,2nd ed, 1979,PP.2-18,23-5.2.EIA-RS-481.Surface Mount Tape and Reel PackagingIPC,lincolnwood ,IL.3.IPC-SM-782.Surface Mount Land Patterns: Configurations and Design Rules.IPC Lincolnwood, IL ,March 1987.4.IPC-SM 786. Testing and Handing of Surface Mount Plastic Packages Susceptible to Moisture Induced Cracking. IPC Lincolnwood, IL.5.Prasad , Ray. Surface mount Technology . New York: Van Nostrand Reinhold 1989. 三.表面黏著印刷線路板術語:排布(ARRAY): 同一基板上超過1塊印刷板,在裝配完畢后可經折散成為單片。長寬比(ASPECT RATIO) PCB厚度與其上最小孔徑的比值。原孔(BOMEL) 在電鍍通孔上加工鑽出圓標孔。零件孔(COMPONENT HOLE) 在印刷線路上用于零件附著,電氣連接的孔。共面度(COPLANARITY) 靜態平面的最高點與最低點間的距離。業界標准為0.1mm(0.004).分層剝離(DELAMINATION) PCB任何一層或層間分離(剝離),或導電金屬箔與基板間的剝離稱之。干膜(DRY-FILM) 一種經特殊設計,用于PCB制造的拍照顯影及化學制造零件的塗覆材料,可阻止電鍍及腐蝕制造的影響。伸展性(DUCTILITY) 電鍍銅箔在撕裂前的延長伸展程度。非電解電鍍(ELECTROLESS PLATING) 一種利用自動催化的電極金屬沉積于待鍍表面的電鍍技術。電鍍(ELEC