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SMT基礎知識之焊盤(pán)結構

文章來(lái)源:本站人氣:2221發(fā)表時(shí)間:2015-12-28 14:54:05

焊盤(pán)(land),表面貼裝裝配的基本構成單元,用來(lái)構成電路板的焊盤(pán)圖案(land pattern),即各種為特殊元件類(lèi)型設計的焊盤(pán)組合。沒(méi)有比設計差勁的焊盤(pán)結構更令人沮喪的事情了。當一個(gè)焊盤(pán)結構設計不正確時(shí),很難、有時(shí)甚至不可能達到預想的焊接點(diǎn)。焊盤(pán)的英文有兩個(gè)詞:Land 和 Pad ,經(jīng)??梢越惶媸褂?;可是,在功能上,Land 是二維的表面特征,用于可表面貼裝的元件,而 Pad 是三維特征,用于可插件的元件。作為一般規律,Land 不包括電鍍通孔(PTH, plated through-hole)。旁路孔(via)是連接不同電路層的電鍍通孔(PTH)。盲旁路孔(blind via)連接最外層與一個(gè)或多個(gè)內層,而埋入的旁路孔只連接內層。
  如前面所注意到的,焊盤(pán)Land通常不包括電鍍通孔(PTH)。一個(gè)焊盤(pán)Land內的PTH在焊接過(guò)程中將帶走相當數量的焊錫,在許多情況中產(chǎn)生焊錫不足的焊點(diǎn)??墒?,在某些情況中,元件布線(xiàn)密度迫使改變到這個(gè)規則,最值得注意的是對于芯片規模的封裝(CSP, chip scale package)。在1.0mm(0.0394")間距以下,很難將一根導線(xiàn)布線(xiàn)通過(guò)焊盤(pán)的“迷宮”。在焊盤(pán)內產(chǎn)生盲旁通孔和微型旁通孔(microvia),允許直接布線(xiàn)到另外一層。因為這些旁通孔是小型和盲的,所以它們不會(huì )吸走太多的焊錫,結果對焊點(diǎn)的錫量很小或者沒(méi)有影響。
  有許多的工業(yè)文獻出于IPC(Association Connecting Electronics Industries), EIA(Electronic Industry Alliance)和JEDEC(Solid State Technology Association),在設計焊盤(pán)結構時(shí)應該使用。主要的文件是IPC-SM-782《表面貼裝設計與焊盤(pán)結構標準》,它提供有關(guān)用于表面貼裝元件的焊盤(pán)結構的信息。當J-STD-001《焊接電氣與電子裝配的要求》和IPC-A-610《電子裝配的可接受性》用作焊接點(diǎn)工藝標準時(shí),焊盤(pán)結構應該符合IPC-SM-782的意圖。如果焊盤(pán)大大地偏離IPC-SM-782,那么將很困難達到符合J-STD-001和IPC-A-610的焊接點(diǎn)。
  元件知識(即元件結構和機械尺寸)是對焊盤(pán)結構設計的基本的必要條件。IPC-SM-782廣泛地使用兩個(gè)元件文獻:EIA-PDP-100《電子零件的注冊與標準機械外形》和JEDEC 95出版物《固體與有關(guān)產(chǎn)品的注冊和標準外形》。無(wú)可爭辯,這些文件中最重要的是JEDEC 95出版物,因為它處理了最復雜的元件。它提供有關(guān)固體元件的所有登記和標準外形的機械圖。
  JEDEC出版物JESD30(也可從JEDEC的網(wǎng)站免費下載)基于封裝的特征、材料、端子位置、封裝類(lèi)型、引腳形式和端子數量,定義了元件的縮寫(xiě)語(yǔ)。特征、材料、位置、形式和數量標識符是可選的。
封裝特征:一個(gè)單個(gè)或多個(gè)字母的前綴,確認諸如間距(pitch)和輪廓等特征。
封裝材料:一個(gè)單字母前綴,確認主體封裝材料。
端子位置:一個(gè)單字母前綴,確認相對于封裝輪廓的端子位置。
封裝類(lèi)型:一個(gè)雙字母標記,指明封裝的外形類(lèi)型。
引腳新式:一個(gè)單字母后綴,確認引腳形式。
端子數量:一個(gè)一位、兩位或三位的數字后綴,指明端子數量。
  表面貼裝有關(guān)封裝特性標識符的一個(gè)簡(jiǎn)單列表包括:
· E 擴大間距(>1.27 mm)
· F 密間距(<0.5 mm);限于QFP元件
· S 收縮間距(<0.65 mm);除QFP以外的所有元件。
· T 薄型(1.0 mm身體厚度)
  表面貼裝有關(guān)端子位置標識符的一個(gè)簡(jiǎn)單列表包括:
· Dual 引腳在一個(gè)正方形或矩形封裝相反兩側。
· Quad 引腳在一個(gè)正方形或矩形封裝的四側。
  表面貼裝有關(guān)封裝類(lèi)型標識符的一個(gè)簡(jiǎn)單列表包括:
· CC 芯片載體(chip carrier)封裝結構
· FP 平封(flat pack)封裝結構
· GA 柵格陣列(grid array)封裝結構
· SO 小外形(small outline)封裝結構
  表面貼裝有關(guān)引腳形式標識符的一個(gè)簡(jiǎn)單列表包括:
· B 一種直柄或球形引腳結構;這是一種非順應的引腳形式
· F 一種平直的引腳結構;這是一種非順應的引腳形式
· G 一種翅形引腳結構;這是一種順應的引腳形式
· J 一種“J”形彎曲的引腳結構;這是一種順應的引腳形式
· N 一種無(wú)引腳的結構;這是一種非順應的引腳形式
· S 一種“S”形引腳結構;這是一種順應的引腳形式
  例如,縮寫(xiě)詞F-PQFP-G208,描述0.5 mm(F)塑料(P)方形(Q)平面封裝(FP),翅形引腳(G),端子數量208。
  對元件和板表面特征(即焊盤(pán)結構、基準點(diǎn)等)的詳細公差分析是必要的。IPC-SM-782解釋了怎樣進(jìn)行這個(gè)分析。許多元件(特別是密間距元件)是嚴格公制單位設計的。不要為公制的元件設計英制的焊盤(pán)結構。累積的結構誤差產(chǎn)生不配合,完全不能用于密間距元件。記住,0.65mm等于0.0256",0.5mm等于0.0197"。
  在IPC-SM-782標準內,每個(gè)元件與相應的焊盤(pán)結構組織在四個(gè)頁(yè)面中。結構如下:
第一頁(yè)包括有關(guān)元件的通用信息,包括可應用文件、基本結構、端子或引腳數量、標記、載體封裝格式、工藝考慮、和焊接阻力。
第二頁(yè)包括設計焊盤(pán)結構所必須的元件尺寸,對于其它元件信息,參考EIA-PDP-100和95 出版物。
第三頁(yè)包括相應焊盤(pán)結構的細節與尺寸。為了產(chǎn)生最適合的焊接點(diǎn)條件,在這頁(yè)上描述的焊盤(pán)結構是基于最大材料情況(MMC, maximum material condition)。使用最小材料情況(LMC, least material condition)時(shí),尺寸可能影響焊接點(diǎn)的形成。
第四頁(yè)包括元件與焊盤(pán)結構的公差分析。它也提供對于焊接點(diǎn)的形成應該期望得到什么的詳細內容。焊點(diǎn)強度受錫量的影響。在決定不使用基于MMC尺寸的焊盤(pán)結構之前,應該進(jìn)行公差分析和焊接點(diǎn)評估。
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