1、pcb 的材质材质:目前适用之材质有 P.P,CEM-1,CEM-3,FR-4,铜泊厚度分 1OZ,2OZ,兹就特性做以下之比较. 等级 结构 P.P 纸质酚醛树脂基板 CEM-1 玻璃布表面+绵纸+环氧树脂 CEM-3 玻璃布表面+不织布+环氧树脂 FR-4 玻璃布+环氧树脂 以上皆需 94V0 之抗燃等级 FR-4:在温度提升时具有高度之机械应力,具有优良之耐热强度,这些材料在极广之温度范围下均具有优良之尺寸安定性. 以耐龙为主之材料适用电气及高频率范围高湿气的环境下但在高温下,其材质会有所变化,须特别处理且设计时要考虑妥当. 以复合材料之积层板适用于电路板之减去法及加成法,具有高度之机械
2、特性,且冲压性(加工性) 极佳,但孔之加工方式不适用冲压加工 . CEM-1:以棉纸为夹心,上下表面覆盖玻璃布加具抗燃性之环氧树脂,具有良好之冲床品质,厚度达 3/32”之板子冲床温度须 23(73.4)以上,厚度超过 3/32”至 1/8”之板子不得超过 65.5(150 CEM-3:以玻璃不织布为夹心,上下表面覆盖玻璃布+环氧树脂,具备之特性与 FR-4 相近,具有良好之冲床品质,宽度达 1/16”之板子冲床温度须 23(73.4)厚度 1/16”1/8” 不得超过 65.5(150 P.P:纸质环氧树脂铜泊积层有介于纸质酚醛树脂基板及玻璃布环氧树脂机板中间之电气特性,耐湿性,耐热性,使用
3、于单面及双面印刷电路板,主要的用途是用于各种电源回路用基板及要求高周波特性之彩色 TV,VTR 等之调谐器用,以及 OA 机器等机板. 纸质环氧树脂 MCL 的特征为使用纸质,加工容易,但又兼有环氧树脂之耐热性及良好的电气特性,而却较玻织布环氧树脂之基板为便宜. 纸质环氧树脂 MCL 的孔之加工方式可以冲压加工或钻孔加工,一般而言单面板或两面板之非镀通孔多使用冲压加工.而双面板必须通孔电镀者用钻头钻孔加工.在双面板通孔电镀之使用时绩虽久,但在信赖性的比较上仍较玻织布环氧树脂 MCL 为差SMT 技术实用表面黏着技术-表面黏着材料及制程指南Robert J. RowlandPaul Belang
4、ia 着罗 奇 译知识就是财富在电子业中,表面黏着技术日益为人们所接受且巿场占有率亦持续增长,在许多产品中均使用到该项技术, 根据对表面黏着技术的增长预测,将有越来越多的问题与其物料及制程转变并存,本书将有助于读者( 从事 SMT 装配业者)了解其相关物料及制程问题。本书主要分为两个基本部分: 前面 4 章由保罗伯南爵撰写,主要说明表面黏着用的物料零件及设计问题,接下来的 8 章,由罗伯特撰写 ,将说明表面黏着的各类制程问题。SMT 入门的首要条件是彻底明了相关术语定义及专有名词,我们在每章的开始均为达成本要旨特别对相关的术语及定义进行详细说明,此举将会令读者更方便地获取所期望的参考。为使读者
5、能更多的吸收每一章的内容,我们建议诸位首先细阅每章开篇的术语说明。每章的基本问题说明与更高阶者同样重要。在未弄懂 SMT 的基础知识前,将很难了解进阶的知识。我们均认同未学会走勿偿试跑的古训。我们将提供尽量丰富的信息给读者,使之更多地了解相关的物料(零件) 、设备及制程,令读者可各取所需。希望本书对从事 SMT 设计及制程工程师、技术员、设计员及管理人员能有所帮助。其主要对象是电工学人士,因为这是我们的专业知识领域, 我们曾于工作中接触过本书中的材料及制程。本书本着两个宗旨完成,首先, 让其它从事 SMT 工作的同行分享我们的知识 ;第二,提升我们对 SMT 的认知。我们将尽力达成以上宗旨。一
6、.表面黏着技术介绍术语:A 级 (CLASS A)仅使用穿孔零件的表面黏着装配级别,由 1 型及 2 型 SMT 组成。B 级 (CLASS B)仅使用表面黏着零件的装配等级,它亦可以分为 1 型及 2 型 SMT。C 级 (CLASS C)混和使用穿孔零件及表面黏着零件的装配等级,亦可以分为 1 型及 2 型 SMT。双排封装 (Dual in-line package)一种双排封装穿孔技术,它由两排伸出的直角脚组成。集体(成 )电路 (Integrated Circuit. IC)一种将多个电阻、晶体管、电容及其它零件集中一个单晶硅上的零件。焊垫 (Land)供表面黏着脚焊接的金属表面。焊
7、圈 (Pad)SMT 板上穿孔及导通孔周围的圈状金属表面。印刷电路板装配 (PCA) PCB印刷线路板。SMC (Surface Mount Component)表面黏着零件。SMT (Surface Mount Technology)表面黏着技术。SPC (Statistical Process Control)统计制程管制。1 型 PCB 单面着装零件的表面黏着类型。2 型PCB 双面均着装零件的表面黏着类型。1.0 序本节我们将回顾 SMT 的发展史及其优缺点, 并介绍多种制程类型及分级状况。请注意本书中所有的尺寸及温度均使用公制,且于括号内以英制附注。1.1 什么是表面黏着技术?表面黏
8、着技术是一种使用表面黏着零件并将其黏置于 PCB 上的系统或曰制程技术。表面黏着零件则是接脚( 引脚) 微小(细)或无脚且可直接焊接于 PCB 上的焊区(lands)或焊圈(垫)上的零件。直到 80 年代中期 ,表面黏着零件仍只使用于低密度的混合线路 ,主要是因为缺乏可生产大线路板装配的自动化设备,然而,近年来,随着技术的升级及各种自动生产设备上可把持各种零件的技术相继成功问世,使产品零件数日益增多(密度增加 ),基材变小, 生产能(量)提升。将 SMT 零件用于这些自动机, 则 PCA 的成本将远低于使用传统穿孔技术,PCB 的成本将会实现节省 50-75%的减少,以及减少 ,接脚所产生的电
9、容、电感(感应)影响,使制程更具效率,微量的重整及快捷的生产周期, 正如我们之期望。PCA 大约 65%的成本取决于零件大小, 正如图 1.1 所示,我们可容易地推算若使用表面黏着技术,设备的投资回收将在二至六个月内快捷地完成!1.2 表面黏着技术的历史 表面黏着技术发源于本世纪 50 年代,早期不使用穿孔技术而使用扁平包装零件运用于高可靠性的军用产品。60 年代,更多的 SMT 零件涌入市场,复合材料如陶瓷,作为零件已可焊接在基材表面,到了 70 年代, 东方的日本电子业异军突起 ,因其资源馈乏,必需减低成本。产品的小型化也确实顺应了巿场的需求,最先被广泛使用的是电阻及电容, 他们的使用不仅
10、节省了 PCB 的面积, 而且又符合高速贴装的要求,使日本成为早期实现以无脚的圆筒型/长方型零件取代早前需成型、剪切及折弯的业界先驱。70 年代后期及 80 年代早期集体电路已趋成熟且电路日益复杂。这一剧变使零件接脚数急增,大多超过 100PIN,使得若使用双排脚封装需承受大的面积(空间) 的损失以适应这些怪物。 现在 ,SMT 工业正以跳跃式的方式成长发展。SMT 零件几乎使用于所有消费性及商用产品中,品种繁多的SMT 零件目前适用于从电源到通讯等等产品,图 1.2 可证实从 80 年代到 90 年代这趋势的成长率,本表是用焊点数作为预测参数来衡量 SMT 的成长的。1.3 为什么要使用表面
11、黏着技术?1.3.1 表面黏着技术的优点(势):产品的价格/ 功能比大幅提升, 这就意味着产品重量及尺寸的降低。SMT 通过解决高针数集体电路成本问题, 使用替代材料有效地降低产品的重量及尺寸而获得高额利润,在非常小的封装要求情形下 SMT 将有助于 PCB 的双面着装,在成本方面 SMT 具备其独特的有利地位。利用 SMT 的自动装着零件可获至很高的生产良率。通过零件密度的增加提升了自动化的质量,而且自动化自然节省了生产的周期时间,使投资回收得到最大限度地实现,通过利用计算机化的设备, 制程控制变得容易且简单,更适宜于推行 SPC,大多数 SMT 设备均可实现以低单价获至高产能。SMT 的板
12、子的重整及修理是简单易行的, 其使用的标准工具是细尖烙铁或热风枪,均只需小额投资。SMT 零件的库存空间仅为穿孔零件的 10%,也即其空间主要为包装之盘带所占。1.3.2 SMT 的缺点:SMT 也有几个小小的缺点, 常用零件巿场对此剧烈的变化反应迟钝,因此并非所有的零件有表面黏着式封装。再者稳定地测试存在一定的困难,因为空间太小, 需要细小的弹簧探针, 而且用于 SMT 制程的 PCB 复杂且对设备的要求是很严的,这就意味着一笔巨大的资金输出, 另外一个缺点是公司导入 SMT 则必须学习大量的新制程知识。1.4 表面黏着装配的分类: (如附图)表面黏着装配分为 2 种类型:1 型及 2 型。
13、它们又分别可分为 A、B、C 三级,分类的依据是不同的零件装着位置,是单面抑或双面以及装配零件的种类是 SMT 型或穿孔型等等来决定的。 B、C 级也可单纯分为简单型及复合型,这一分法乃依据 IPC-CM-770,“印刷线路板的零件装着”而来。(详见图 1.3)1 型(TYPE1) 零件仅装着于 PCB 的某一面.2 型(TYPE2) 零件在 PCB 的两面均有装着.A 级 (CLASS A) 仅在 PCB 上装着穿孔型零件.B 级(CLASS B) 仅在 PCB 上装着 SMT 型零件.C 级(CLASS C) PCB 上装着有 SMT、穿孔型零件(同一 PCB)例如: 2B 型装配就是中
14、PCB 的两面均装着 SMT 型零件的形式。1.5 基本制程及流程表制程的流程方式依不同的 SMT 类型而不一, 表 1.4 为 2B 及 1B 的流程范例:单面锡膏印刷零件装着锡膏干燥回流焊清洗 PCB 翻转另一面锡膏印刷零件装着锡膏干燥回流焊清洗测试*可依据最终清洁之要求作取舍。1 型: 简单 SMT 流程2 型: 复合 SMT 流程表 1.4:1B 及 2B 表面黏着装配流程穿孔零件插件及折脚 PCB 翻转点胶SMT 零件装着烘胶(硬化)翻板波峰焊清洗测试表 1.5 2C 型装着简要流程以下是美国业界的几个制程标准组合, 他们所公布的标准名称及名细可参照附录 A 所列:锡膏印刷 表面黏着
15、零件装置 锡膏干燥(视需要 ) 回流焊 *清洗 穿孔零件插入及折脚固定 翻板 点胶 SMT 零件装着 黏胶干燥 翻板 波峰焊 清洗 测试Clean 清洗,可依据最终清洁要求及所使用的助焊剂作取舍。表 1.6 2C 混合型表面黏着装置. 二. 表面黏着用零件及零件封装术语:带角方型扁平封装(怪物)(BQFP) (Bumpered Quad Flat Pack)一种标准脚距且四周均为欧翼脚型的集体线路封装,通常脚中心距为 0.635mm(0.025“),也有较小脚距者,如0.508mm(0.020“)也较常用。小脚距一般参考精细脚距封装,怪物名称乃所谓该封装之四角塑料伸长以保护零件脚,该类封装脚数
16、由 53 到 240Pins 不等。晶体零件(Chip Component)泛指有 2 个接点的无脚表面黏着型零件, 例如电容和电阻。陶瓷型芯片载器(Ceramic Leaded Chip Carrier. CLCC)类似无脚陶瓷载器的一种表面黏着型集体电路的封装,使接脚依附于封装壁 以预防因封装或基材的热膨胀引发的问题,接脚数可由 16 到 124Pins 不等。 热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion. CTE)物体在单位温度变化状况下所致的尺寸微变。圆柱型零件(Cyclindrical Component)一种被动零件或二极管的封装型式,呈圆柱型,
17、主要有两种规格,MLL34 及 MLL41介电质(Dielectric)一种中性位于两个导体( 电极) 间的隔离层。双列直插式封装(Dual in-line Package DIP.)一种用于穿孔装配的双排直角型集体电路封装型式,有标准的脚距及行距,其标准间距为 2.54mm(0.100“)。精细间距(Fine Pitch)脚距等于或小于 0.635mm(0.025“)的表面黏着封装型式。鸥翼型脚(Gull Wing Lead)一种典型的小轮廓封装的脚的外型,其脚之末端向外弯曲似飞翔中的海鸥。J-型脚(J-Lead)一种脚弯曲在封装本体之下的封装脚型称谓,通常用于塑料封装体,由侧面看其脚型类似
18、字母 J 之轮廓。无脚陶瓷芯片载器(LCCC)一种陶瓷且密封用于军方的集成电路封装方式,其四周以特殊金属处理以与金属体互联。脚距(Lead Pitch)封装零件上连续两脚之中心距,精细的脚距可令小的封装容下更多的针脚。DIP 的脚距是 2.54mm(0.100“),而 PLCC 的脚距为 1.27mm(0.050“)。金属无脚电极(Metal Electrode Leadless Face. MELF)双端金属化的圆柱型的零件,一般用于电阻、电容及二极体的封装。多层电容芯片(Multilayer Chip Capacitor.MLC)业界对表面黏着用的陶瓷电容之统称。塑料芯片载器(Plasti
19、c Leaded Chip Carrier PLCC)本体四周为 J-型脚的集成电路封装型式,其脚距为 1.27mm(0.050“),脚数为 20 到 124Pins 不等。方形扁平封装(Quad Flat Pack)泛指四周均有接脚的表面黏着封装,一般指鸥翼脚型封装。方形零件(Rectangular Component)泛指四方形且有 2 个接点的无脚表面黏着零件(被动形),例如:电阻、电容亦称为芯片零件。超小轮廓封装(Shrink Small Outline Package. SSOP)一种类似 SOIC 的 30 脚 IC 的表面黏着形封装,本体宽约为 5.28mm(0.208“),其脚
20、距为0.63mm(0.025“)。小轮廓集体电路(Small Outline Integrated Circuit.SOIC)一种有两排平行鸥翼 1628 脚的表面黏着型集体电路,脚距为 1.27mm(0.050“),其本体宽度大致为3.81mm(0.150“)。小轮廓 J 型脚封装 (Small Outline J-leaded. SOJ)脚距为 1.27mm(0.050“),有两排平行的 14 到 40 脚的一种表面黏着型集体电路封装。大轮廓集体电路(Small Outline Large Integrated Circuit. SOLIC)一种脚距为 1.27mm(0.05“),有两排平
21、行脚的 1628Pin 的鸥翼型表面黏着型集体线路封装,其本体宽度为 7.63mm(0.300“)。小轮廓晶体管(Small Outline Intograted Transistor. SOT)一种两脚在本体一侧,另一脚在另一侧的鸥翼型表面黏着零件。带式包装(TAPEPAK)一种适用于集体电路卷状封装的方式,其零件储存于成型的凹槽内。端子(Termination)被动零件的端点金属面或端点的金属壳。超薄小轮廓封装(Thin Small Outline Package.TSOP)一种类似 2048Pin 鸥翼脚的 SOT 的集体电路封装方式,含脚在内,其宽为 6mm 到 12mm(0.236“
22、到0.472“),脚长为 0.5mm(0.0197“)仅为 SOT 厚度的 1/2。一种是从封装之窄边伸出接脚,一种是脚从封装的宽边引出。2.0 绪论表面黏着技术业在过去十年内获得了惊人的成长, 要维持既有标准(造成把握变化成为困难)存在很大的困难。直接引用诸如 EIA、IPC、JEDEC 及 EIAJ(如附录 A)是一种途径。遗憾的是没有一个标准可涵盖所有零组件,并且并非标准均被依从,例如, 日本的供货商,经常自行设计 ,并与任何标准均不吻合,此现象在大于 20Pin 的集成电路上表现尤为突出。在此特忠告大家采用标准的尺寸,特别是焊垫的设计,请慎重, 并依据相关的标准。本节将介绍常用零件系列
23、及其焊垫以及包装(封装),若需更多信息 ,请参考 IPC-SM-782,表面黏着焊垫。2.1 芯片零件(Chip Components)芯片零件包装诸如电阻、电容以及电感。它们是最小的表面黏着封装。它们较其它零件更广泛应用于美国的汽车业和日本的消费(家电) 业。其数码标示为前两码为长度(08=0.080“), 第三、四节为宽度(05 = 0.050“)2.1.1 芯片电阻(Chip Resistors)一般表面黏着型芯片电阻有三种规格: 0805,1206 和 1210。但自从日本领先制出 0603 及 0402 并用于高密度领域便破坏了这一约定。详见表 2.1 的尺寸对照。芯片电阻一般为铝质
24、制成, 其阻抗是附在基材的线圈或阻抗物质之碎末提供 ,然后将其截至需要长度即可。其接点之金属一般为银箔、镍或锡以及其它特殊要求金属。其接点通常在三个面上:上面、侧面或端面。请参阅图表 2.2 芯片电阻剖面图。芯片电阻值的标示远较未标示者更具成本效益。在标示为必需时,一种三码的标示系统应运而生,图表 2.3 是一个电阻标准的标注范例。在料卷上通常有供货商依据客户的需求或相应标准而设置的详细标示。在放置卷状电阻于黏着设备前,必须进行阻值的标示检查,此举减少了单个检查零件标示的动作及成本, 当然,一些公司由于重工或服务的需求,便在零件上增加了标示。0805 和 0603 的表面黏着芯片电阻可加工到
25、0.3mm 那样薄,以使其可置放于 PGA 连接座中心般须节省空间的地方。表 2.1 是零件的尺寸, 图 2.4 是芯片电阻之相应焊垫形状,而表 2.2 是焊垫的尺寸状况。图 2.3 电阻标准标示(Courtecy of Rohm co.LTD表 2.1 芯片电阻零件尺寸 - 公(英表 2.4 芯片电阻焊垫. 表 2.2 芯片电阻焊垫尺寸 - 公(英2.1.2 芯片电容芯片电容除了其接点有上、下、左、右及端面共 5 面外,其余部份类似芯片电阻。芯片电容接点的金属组成亦似芯片电阻,如图 2.5 之剖面图。芯片电容可以电介质不同而分成三类: 分别为 Z5U、X7R 、NPO 或 COG 型。考虑到
26、大多数电容用于线路滤波,故 X7R 及 Z5U 型因其成本低廉被大量使用。而 NPO 型因其可耐受大范围的温度、频率及电压变化,故其成本较高。表面黏着型电容,也称为多层芯片电容(MLCS),是一种十分复杂的结构。典型 MLC 一般有 10 到 15 层,一般有干、湿两种制程,干制程为最近几年发展起来的, 在此制程中, 一层层 0.025mm(0.001“)厚的绿色陶瓷垒置以作电量贮存用。在设计参数未达成一致之前,芯片电容的形状也不稳定,在每层的另一面是纲状电极, 经过定长裁切及烘烤即成为单个的零件,其接点通常由钯、镍及锡组成。图 2.6 是芯片电容的干制程流程图。湿制程与干制程的区别在于其电容
27、层是利用湿的绿色陶瓷。这种材料适宜于令电容层更薄的要求,0603 的出现就是湿制程的必然结果。表 2.2 芯片电阻焊垫尺寸 - 公制(英制)如图:图 2.5 芯片电容剖(截)面图 (KEMET 电子公司)表 2.3 是零件尺寸图; 图 2.7、表 2.4 是表面黏着芯片电容之焊垫图及尺寸。2.1.3 模制电容/电感模制电容与陶瓷电容之区别在于其一般有极性,而且值也较陶瓷电容大,它的介电质是钽。钽电容的容值从0.1uF 到 100uF 不等,耐压从 4-50 伏特(直流),一般从外壳看分为: A、B、C 及 D 四种,参见表 2.5 的零件尺寸。由于其极性关系,故它一定不可在极性相反状况下工作,
28、否则, 它们有爆炸(裂)的可能,故在将此类电容装置于装着机上时,必须要确认其极性的正确性。图 2.8 是模制钽电容的截面图。依其不同的接点附着技术可分为几种制程。一些有一个焊点,而其余则是在本体下有两条弯脚,其中有些接点技术较为可靠,而以焊点作为接点的方式正宜于在 PCB 上进行黏着。图 2.9 及表 2.6 分别是模制电容的焊垫图及相应尺寸。图 2.6 芯片电容干制程 LAVX 公司提供) 。模制电容目前有几个供货商,TDK 是表面黏着型电感的龙头,他们有独一无二的无卷曲电感。这是利用氧化铁层与导电的银箔交垒的精湛境界,而大多数电感会因氧化铁卷曲致伤。2.1.4 圆柱型零件(Cylindri
29、cal Components MELFS)圆柱零件就是所谓的 MELFS,有金属无脚接点的表面黏着零件。这一封装方式可用于制造二极管、电阻或陶瓷/钽质电容 ,但其最广泛地应用于电阻的制造。其外观类似有脚的电阻, 但却无接脚及外涂层(如色环),一般有两种型号,分别为 MLL34 和 MLL41,由于是圆柱形的,故而易滚动移位而致附着不易,也正因为此原因, 导致圆柱型零件正逐渐减少。表 2.7 是 MELF 的尺寸,图 2.10 是 MELF 的焊垫图,而 2.8 是焊垫的尺寸。表 2.6 模制电容之焊垫尺寸 - 公( 英)制表 2.7MELF 零件尺寸 - 公( 英)制图 2.10MELF 焊垫
30、图表 2.8MELF 焊垫尺寸 - 公(英)制表 2.9 模制电容之焊垫2.2 主动零件 - 塑料表面黏着零件的使用适宜于随身听及薄型驱动器等,需有效利用空间的产品的制造。表 2.11 是传统(有脚)零件与 SMT 型零件的尺寸比较。.2.1 小轮廓晶体管(Small Outline Transistor.SOT)小外形 (轮廓)晶体管有三种表面黏着型封装方式 ,分别是 SOT23,SOT89 及 SOT143。其中 SOT23 和SOT89 有三个点接点,而 SOT143 则是 4 个接点,二极管也可以此类方式进行封装。在三种封装方式中,又以 SOT23 最为广泛, 这种封装又可分为三种外形
31、尺寸: 高轮廓、中型及低轮廓。(详见图 2.12)当然 ,低轮廓封装与中、高轮廓封装不可随意替代, 因为需作点胶黏着导通, 且一般高轮廓者适用于需充分清洗的场合。表 2.9 是零件的尺寸,图 2.13 及表 2.10 分别是焊垫形状及其尺寸状况。图 2.11 SMT 零件尺寸比较。图 2.12 SOT 封装型比较。表 2.9 SOT23 尺寸表 - 公(英)图 2.13 SOT23 焊垫图。SOT 零件尺寸详见如表 2.11; 图 2.14 及表 2.12 分别为焊垫图及尺寸状况。SOT143 除其为 4 个接脚(点) 外,类似 SOT23。它们正日益被广泛应用于无线电领域,当然, 清洗制程对
32、这些封装也不存在任何问题。表 2.13 是 SOT143 的尺寸表图 2.15 及表 2.14 分别是 SOT143 之焊垫及尺寸表 2.10 SOT 之焊垫尺寸 - 公(英)制。表 2.11 SOT89 之零件尺寸 - 公(英)制。表 2.14 SOT89 之焊垫。DPAK 是 SOT 封装之高功率型。它可实现等同于 TO-252 的效果。表 2.15 是 SOT143 的尺寸, 图 2.16 及表 2.16 是 SOT143 的焊垫形状及尺寸。2.2.2 鸥翼型小轮轮廓封装(Small Outline Package With Gull Wing Leads)鸥翼型小轮廓封装之外形类似 D
33、ual in-line package,而尺寸却只有 DIP 封装的一半左右。其本体宽度不是 7.62mm(0.300“)而是 3.81mm(0.150“),其脚距亦非 2.54mm(0.100“)而为1.27mm(0.050“),这就是小轮廓大规模集体电路之封装(SOLIC) 。两边有脚 SOT 封装较常用的多为低于 20 脚者, 而超过 20 脚的四面型封装则用于有相应导通要求的场合。此小轮廓封装一般有两种主要本体尺寸,分别是 3.81mm(0.150“)及 7.62mm(0.300“)。尺寸为3.81mm(0.150“)者称为 SOIC,而尺寸为 7.62mm(0.300“)者称 SOL
34、IC,L 代表大规模的意思,两种封装均可于巿场卖到 16 及 14Pin 的零件。表 2.17 是零件的尺寸。图 2.17 及表 2.18 分别为其焊垫的图形及尺寸。2.2.3 J 型脚的小轮廓封装(Small Outline Package With J Leads)SOJ 是典型用于 DRAM 的封装型式。 SOJ 在用 J 型脚代替鸥翼型这点上类似 PLCC 的封装(见图 2.2.4),稍有不同之处就是 SOJ 只有两侧有接脚而 PLCC 则为四侧有接脚。大多数日本的生产厂商均有此型的多种规格品。其本体宽度可为 7.62mm(0.300“),8.9mm(0.350“)及 10.16mm(
35、0.400“)。最安全的原则是依据 PCB 厂商依焊垫状况提供的建议进行仔细权衡选择所需零件。表 2.19 是零件之尺寸,图 2.18 及表 2.20 分别是其焊垫形状及尺寸状况。表 2.19 SOJ 零件尺寸 - 公(英)制。图 2.18 SOJ 焊垫形状。2.2.4 塑料芯片载器(Plastic Leaded Chip Carrier,PLCC)塑料芯片载器是应消费者之低成本要求从陶瓷式载器发展而来的,其接脚为 J 型,脚距为 1.27(0.050“),除了18Pin 外,其封装均是本体四侧均有接脚,且同是四方形。PLCC 之第一 Pin 标示系统有别于 SOIC 的某侧中点为第一 Pin
36、 的方式,集体电路(芯片) 的制造者通常是在塑料体上作一个明显的标示符号,而有的制造者则习惯于在本体的某个角倒一斜边以作第一 Pin 的位置, 应向制造商请教其标示方式。表 2.20 SOJ 焊垫尺寸 - 公(英)制。表 2.21 PLCC 零件尺寸 - 公( 英)制。较大的 PLCC 零件(超过 68 接脚)应保持干燥包装并于装着前进行必要的烘烤。在 IPC-DM-786“测试及搬运对表面黏着型封装的受潮影响”中可详知有关细节及潮气之去除(烘烤)方式。表 2.21 是零件尺寸,图 2.19 及表 2.22 分别是焊垫形状及尺寸。图 2.19 PLCC 之焊垫。表 2.22 PLCC 之焊垫尺
37、寸 - 公( 英)制。备注: 定位尺寸 A1D1 是 PLCC 零件旋转 90的状况。2.2.5 精细脚距封装(Fine-Pitch Package QFP,BQFP,TSOP,SSOP Tapepak)扁平方形封装是为适应 80 年代后期 PLCC 封装 IC 脚距被逼向极限而发展出来的。目前, 通用的脚距尺寸是0.63mm(0.025“),脚距为 0.508mm(0.020“)已有介绍 ,同时,低于 0.508mm(0.020“)正在研制中,大型的扁平方形封装在 JEDEC 之相关资料中有介绍。JEDEC(Joint Eleetrouic Devices Engineering Counc
38、il)就是“电气连接工程联合会”之相关管制标准, 巨型封装适于盛放入成型的塑料管中,在美国的标准封装型号有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, 图 2.20 及表 2.24 分别为其焊垫及形状尺寸。 日本的标准 QFP 是无保护触角的 ,该标准由日本电子工业协会制订(EIAJ) 。可利用之脚距为 1mm 到0.5mm(0.0394 到 0.0197“)不等。封装规格由 44 脚到 304 脚。图 2.20 BQFP(JEDEC)焊垫。表 2.24 BQFP(JEDEC)焊垫
39、尺寸 - 公(英)制。注: 所有 BQFP 零件之脚距均为 0.635mm(0.025“)PCB 设计时最关注的脚距。JEDEC 用英制, 而 EIAJ 则使用公制。例如在 JEDEC 标准中脚距是 0.025“,但与其对应的 EIAJ 的脚距却是 0.0256“(0.65mm),再如 : JEDEC 之 0.020“脚距,在 EIAJ 中与之对应者却为0.0197“(0.5mm)。故而一个 JEDEC 标准零件不可随意置于为 EIAJ 标准零件而设计的焊垫上。表 2.25 方形 QFP(EIAJ)零件尺寸 - 公(英) 制。注 : A 尺寸包含塑料本体尺寸。B 尺寸则为脚到脚尺寸。图 2.2
40、1 QFP 焊垫形状。表 2.26QFP(EIAJ)焊垫尺寸 - 公( 英)制。表 2.25 是 QFP 零件尺寸, 图 2.21 及表 2.26 分别是其焊垫之形状及尺寸。由于接脚多且多为鸥翼型故易使接脚受到损伤,故在制程中特别注意不可碰触零件,并且该型零件仅可用于有视觉检查系统的装着设备,而且用于包装的塑料型管只可接触零件的防护触角而不可碰触零件脚。有少数供货商亦用卷带进行 QFP 零件的包装。超薄小轮廓封装最近刚刚问世,以适应之前巿场需求一种可象 SOIC 一样易于装着,但本体却更薄的封装型式需求,在 TSOP 零件中使用 20 到 48 支鸥翼型脚, 典型的脚距是 0.5mm(0.01
41、97“),其焊垫(footprint)尺寸包含接脚在内,通常有两种接脚形状, 一种是接脚由封装窄边伸出的 I 型,另一种则是接脚由封装宽边伸出的型。TSOP 零件的标准包装是塑料成型管。表 2.27 表 2.28 分别为 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。小轮廓封装还可进一步分为 SSOP 零件,SSOP 零件是一种脚距为 0.65mm(0.0256“)的 8 到 30Pin 鸥翼脚型封装。图 2.22 TSOP I 型焊垫形状。图 2.23 TSOP 型焊垫形状。表 2.29 TSOP I
42、 型、型零件焊垫尺寸 - 公(英)制。注: 所有脚距均为 0.5mm(0.0197“)。这些零件用于可靠度求较高的记忆卡及要求零件外形特别小的场合。 表 2.31 是零件的尺寸。图2.24 及表 2.32 分别为其焊点图形及尺寸。卷带式包装是特别适于 SMT 的一种包装形式。表 2.30 TSOP 型零件焊垫尺寸 - 公(英) 制。表 2.31 SSOP 零件尺寸 - 公( 英)制。注: 所有型号之高度均为 1.84mm(0.0722“),为保证零件脚平整,在使用前零件应保存于胶带的凹槽中。此包装方式亦适宜于自动测试,此类零件脚由 120 到 304Pin 不等, 其脚距范围从 0.63mm
43、到0.398mm(0.025“到 0.0157“),它们盛装于成型的塑料管中提供给客户于在线使用 ,以方便在线接脚成型机的使用,此种封装仅可使用于超精细脚距且密度的集体电路的封装。表 2.32 SSOP 焊垫尺寸 -公(英) 制.2.3 主动零件 - 陶瓷 (ACTIVE COMPONENTS - CERAMIC)陶瓷芯片载器已有超过 15 年的历史,其最初用于军界 ,而目前在商用机器中亦广泛地使用表面黏着型的无引脚陶瓷芯片载器(LCCC)及成型陶瓷芯片载器(CLCC),该无引脚的芯片载器,有时也叫 LCLS,它有可焊接的接点,其外型可分为 16 脚到 44 脚,目前之引脚极限是叫接脚, 它们
44、用于高温环境及军界所要求的环境 ,该类零件一般是装在成型塑料管中远送,这些封装方式提供良好的密封性及良好的电气性能(从本体到各导体路经长短几乎一致。随着封装型号尺寸的增长,焊点出现裂缝问题, 因为热膨胀系数不一样会导致本封装零件不能装着在环氧基树脂为基材的 PCB 上。成型陶瓷芯片载器(CLCC)是无引脚型零件。2.4 复合零件(Miscellaneous Components)2.4.1 双列直插式封装开关表面黏着型封装的开关的改良(发展) 没有成型零件之改良程度大, 在实际使用中,开关的接脚隐蔽于本体下,且包装带边缘超出其本体以保护其黏着面平整达宜于装着作业,其脚距一般为 2.54mm(0
45、.100“),但也可加工成脚距为 1.27mm(0.050“),图 2.25 是一个表面黏着型封装的双排针开关封装样品。若制程要求对开关进行浸泡清理, 则须确认开关是密封的。表 2.33 是零件尺寸 ,图 2.26 及表 2.34 分别为其焊垫图形及尺寸。表 2.33 DIP 开关尺寸 - 公( 英)制。2.4.2 塑料成型芯片载器座最初的 PLCC 插座是成型,用于大板子(PCB)上的 PLCC 零件, 这种插座改善了零件的重工(整)性能,因为在重工过程中需整个取下零件,而这类插座有足够大的空间可供在非破坏状况下进行重工。图 2.26 DIP 开关焊垫图。当然 ,插座焊垫与插座中 PLCC
46、零件的形状是一样的, 当产品成熟到不需插座时 ,这种方式可实现在不久的将来直接将 PLCC 焊接在 PCB 上,此类插座的接脚数类同于 PLCC 零件。图 2.27 是 PLCC 式插座图。PLCC 插座的焊垫形状与插入件的焊垫一样, 所以在取消插座时无需对 PCB 焊垫进行重新设计。表 2.34 DIP 开关焊垫尺寸 - 公( 英)制。图 2.27 表面黏着型 PLCC 插座样品。2.4.3 结晶体型零件是另一种为因应客户需求而产生的表面黏着型封装,制造者只是将成型零件变成表面黏着型而已,建议详情向制造商询问,因为业界并无统一标准供依循。2.5 零件包装(Component Packagin
47、g)所有零件必需包装于成型的对象中,以利运输及搬运, 一般使用泡沫塑料, 成型塑料管及塑料卷带及成型塑料盘或特制的其它包装方式。大多数表面黏着零件一般均选用卷带式这种优质的包装方式,而 QFP 零件在美国一般釆用成型塑料盘包装。日本也开始利用卷带式包装 QFP 零件, 而一些特殊的零件如 D-sub 连接器,表面黏着型开关等则是用成型管进行包装,困其是用人工装着的, 无论什么包装方式其在运输及搬运过程对零件的保护是至关重要的,并且其包装方式应与制程设备兼容。( 匹配)2.5.1 成型包装管(Tubes)成型包装管适用于包装: SOIC、PLCC 等零件, 方形及圆形及 SOT 等一般不以该方式
48、包装。成型管有利于抗静电及导电,但需注意的是, 重复使用的成形管将不再具抗静电作用。依据零件状况设计成型管形状至关重要,不当的管子非但不能保护零件,反而会损伤零件, 特别是其接脚。优点: 当零件体积较小时,选择成型管是一条低成本之道, 当零件体积低于某特定值时, 供货商经常用成型管代替卷带方式,。顾虑:使用成型管盛装零件存在一个较大的问题就是: 对于非对称零件,则有将管子放置颠倒的优虑,并且作业者也无法一次取出超过一个的零件,因为将零件倾倒的盘内或桌面均是不允许的。2.5.2 卷带方式包装该包装方式由三部份材料组成: 盛装带、密封带及带盘。盛装带由三种材料制造: 低塑料及金属,纸质仅用于电阻,
49、成型塑料带可用于电容,SOT 零件以及集体电路的封装件,而成型的金属带正逐渐为成型塑料带所取带。盛装带一般由带孔的纸带或有成型凹坑的金属带及塑料带组成,送料用的孔通常在带的一侧或两侧都有,这些孔与送料器上的马达匹配,所有的塑料带一般是抗静电及可导电的。密封带一般亦是抗静电及可导电,用在盛装带上,纸带亦同样需要密封带。盛装带有 7 种宽度供选择使用, 分别为 8mm、12mm、16mm、24mm、32mm、44mm 及 56mm。成型凹槽间的中心距也是非常重要的,它随带子之宽度而变化,另外将密封带由盛装带上剥除的力大小亦非常重要,如果此力太小,则零件就有可能在使用前就散落,而如果此力需太大 ,则使用中送料器就很难在制程中使零件暴露出来。8mm 及 12mm 宽的带子有 7 英寸及 13 英寸的盘子供选择; 16mm 及更宽的带子只能用 13 英寸的盘子。图 2.28 卷带装 SMT 零件样品(KEMET 公司提供)。优点:卷带式包装是一种用于装着设备的最有效方式,其送料器在可靠性上亦较成型管式为佳。EIA481
