蘭玉平

摘 要：文章主要研究BT板上注塑厚型封裝產(chǎn)品采用側(cè)立貼片時(shí)引腳的焊接強(qiáng)度。小尺寸厚型封裝的產(chǎn)品，鋼網(wǎng)厚度建議選用0.2mm，才能保證焊盤足夠吃錫，提高焊接強(qiáng)度。文章測(cè)試對(duì)比鑼槽板和鉆孔板二種焊盤結(jié)構(gòu)的推力數(shù)據(jù)，得出采用鉆孔板產(chǎn)品推力值更大，焊接更牢固。

關(guān)鍵詞：小尺寸厚型封裝；BT板；焊接強(qiáng)度；推力

中圖分類號(hào)：TG457.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）32-0079-02

BT（Bismaleimide Triazine）板，全稱BT樹脂基板，是一種特殊的高性能基板材料。因其具有高TG，低熱膨脹率、優(yōu)秀的介電性能、良好的力學(xué)特征等性能，使其在封裝基板中得到廣泛應(yīng)用[1]。BT板作為基板封裝紅外發(fā)射管，因其無法沖制碗杯，若要達(dá)到與引線框架有碗杯產(chǎn)品相同的發(fā)光強(qiáng)度和角度性能，需要設(shè)計(jì)更大尺寸的透鏡。為了提高板材的利用率，產(chǎn)品拼板排布尺寸會(huì)設(shè)計(jì)更緊密，產(chǎn)品尺寸較小，而透鏡尺寸又大，就形成小尺寸厚型封裝的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品主要應(yīng)用在紅外觸摸屏上，觸摸屏的四周邊框布滿紅外發(fā)射管和紅外接收管，紅外發(fā)射和接收是正對(duì)排布的，產(chǎn)品需采用側(cè)立貼片。厚型封裝的產(chǎn)品采用側(cè)立貼片時(shí)，為保證產(chǎn)品焊接牢固，需考慮產(chǎn)品的焊盤、貼片PCB焊盤及回流焊鋼網(wǎng)開孔設(shè)計(jì)。

1 焊盤設(shè)計(jì)

1.1 產(chǎn)品焊盤設(shè)計(jì)

產(chǎn)品包括側(cè)面、頂部和底部焊盤。產(chǎn)品頂部和底部焊盤設(shè)計(jì)成一樣，主要不同點(diǎn)在于側(cè)面焊盤。側(cè)面焊盤由BT板電鍍方式?jīng)Q定，電鍍分鉆孔板和鑼槽板。焊盤的長(zhǎng)度由板厚決定，通用的板厚有0.2mm、0.4mm、0.6mm和1.0mm。厚型封裝的產(chǎn)品球面透鏡較大，需選用1.0mm才能保證產(chǎn)品側(cè)立貼片時(shí)平穩(wěn)放置于PCB板上。另外，厚板側(cè)貼焊盤長(zhǎng)度大，貼片牢固度好，所以選用1.0mm板厚。

鑼槽板側(cè)面都是焊盤，焊盤厚度只有鍍層厚度（單面0.049mm），底部貼片處并沒有吃錫區(qū)域，主要靠側(cè)面焊盤爬錫。鉆孔板側(cè)面焊盤是圓孔側(cè)壁，產(chǎn)品是通過切割分離，切割刀片厚0.2mm，將過孔切割形成1/4圓弧面。過孔越大，切割后的圓弧面越大，側(cè)面焊盤吃錫量越多，產(chǎn)品貼片越牢固。但增大過孔尺寸，產(chǎn)品外形會(huì)增大，板材利用率低。為了保證貼片牢固，提高材料利用率，又能實(shí)現(xiàn)微型化產(chǎn)品，過孔尺寸選用≥0.8mm，焊盤尺寸0.4mm左右。計(jì)算切割后過孔的尺寸與吃錫量如表1所示。當(dāng)過孔尺寸為1.0mm，焊盤寬度可以達(dá)到0.39mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

前端焊盤緊貼透鏡邊沿，寬度為0.5mm。底部焊盤寬度分1.0mm和1.5mm二種尺寸。產(chǎn)品外形圖如圖1所示。

1.2 貼片焊盤及鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)

貼片焊盤設(shè)計(jì)要適當(dāng)，太大則焊料鋪展面較大，形成的焊點(diǎn)較??；較小則焊盤銅箔對(duì)熔融焊料的表面張力太小，當(dāng)銅箔的表面張力小于熔融焊料表面張力時(shí)，形成的焊點(diǎn)為不浸潤(rùn)焊點(diǎn)；必須保證貼片焊盤上的產(chǎn)品前后端都有過盈的焊盤。貼片焊盤設(shè)計(jì)要較長(zhǎng)，這樣多余的焊錫才能擠向焊盤前后二側(cè)，并在前后二側(cè)焊盤上形成焊接圓角[2]。產(chǎn)品側(cè)面焊盤尺寸為0.39mm×1.09mm，焊盤是圓弧形，吃錫量較平面貼片產(chǎn)品吃錫量大，所以貼片焊盤寬度要更寬，以保證圓弧內(nèi)有足夠的錫膏，錫膏量為1/4圓弧吃錫量的2～3倍。依此計(jì)算，貼片焊盤尺寸為1.5mm×1.8mm。

鋼網(wǎng)開孔尺寸和厚度決定貼片時(shí)的錫膏量，焊點(diǎn)中焊錫量越大，產(chǎn)品與焊盤間的焊錫越厚，可靠性越高[3]。鋼網(wǎng)開孔尺寸設(shè)計(jì)與貼片焊盤尺寸一樣為1.5mm×1.8mm。鋼網(wǎng)厚度0.1mm，計(jì)算錫膏量為0.27mm3；鋼網(wǎng)厚度為0.15mm，錫膏量為0.41mm3，鋼網(wǎng)厚度為0.2mm，錫膏量為0.54mm3，當(dāng)鋼網(wǎng)厚度為0.2mm時(shí)，錫膏量是產(chǎn)品吃錫量的4.5倍，可以保證產(chǎn)品足夠吃錫。

2 產(chǎn)品推力試驗(yàn)

為了驗(yàn)證這二種產(chǎn)品的焊接牢固度，安排樣品進(jìn)行回流焊，再做推力試驗(yàn)。

2.1 回流焊接

回流焊選用Sn-Ag-Cu系無鉛焊料[4]，該系焊料具有相對(duì)低的熔化溫度、良好的潤(rùn)濕性[5]?；亓骱负稿a溫度為（245±5）℃，時(shí)間（10±1）秒。

2.2 推力試驗(yàn)

推力試驗(yàn)采用艾固數(shù)顯推力計(jì)。將產(chǎn)品置于推力計(jì)上，產(chǎn)品放置方向分二種，推力計(jì)推底部焊盤和推力計(jì)推透鏡。記錄推焊盤和推透鏡產(chǎn)品從貼片板上推開的推力值，推力數(shù)據(jù)如表2所示。

3 數(shù)據(jù)分析

推透鏡推力值大于推焊盤。由于鉆孔板有圓弧焊盤進(jìn)行吃錫，而鑼槽板底部無焊盤，鉆孔板推力值大于鑼槽板?？蛻粢笸屏χ荡笥?0N，從焊盤方向的推力數(shù)據(jù)小于30N，不滿足要求，需進(jìn)一步加大底部焊盤尺寸，以增大底部產(chǎn)品推力值。

為了提高底部焊盤的推力值，進(jìn)一步加大底部焊盤尺寸。鑼槽板推力數(shù)據(jù)與目標(biāo)值差較大，建議采用鉆孔板?，F(xiàn)將鉆孔板的底部焊盤尺寸增大到1.5mm。對(duì)比1.0mm和1.5mm二種規(guī)格的焊盤推力數(shù)據(jù)，如表3所示。

從透鏡方向進(jìn)行推，底部焊盤為1.5mm產(chǎn)品推力值較1.0mm產(chǎn)品推力值提升16.2%。從焊盤方向進(jìn)行推，底部焊盤為1.5mm產(chǎn)品推力值較1.0mm產(chǎn)品推力值提升40.4%。推焊盤產(chǎn)品推力值提升幅度很明顯，建議底部焊盤設(shè)計(jì)要≥1.5mm。這樣產(chǎn)品從二個(gè)方向的推力值均大于30N，可以滿足客戶要求。

若客戶需要更大的推力值，建議中間設(shè)計(jì)無極性焊盤，可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的焊接牢固度，但要防止產(chǎn)品引腳間短路。

4 結(jié)論

（1）產(chǎn)品采用鉆孔板焊盤焊接推力值大于采用鑼槽板的產(chǎn)品。（2）產(chǎn)品推透鏡的推力值大于推焊盤的推力值。（3）小尺寸厚型封裝的產(chǎn)品，貼片時(shí)鋼網(wǎng)厚度建議選用0.2mm，才能保證鉆孔板圓弧壁內(nèi)有足夠的吃錫量，產(chǎn)品貼片牢固。（4）產(chǎn)品底部焊盤加大0.5mm，推透鏡焊接強(qiáng)度可以提高16.2%，推焊盤焊接強(qiáng)度可以提高40.4%。

參考文獻(xiàn)：

[1]BT板.百度百科：[EB/OL].https：//baike.baidu.com/item/BT%E6%9D%BF/8334748？fr=Aladdin.

[2]張建碧.基于表面貼裝工藝技術(shù)的印制板焊盤設(shè)計(jì)[J].無線互聯(lián)科技，2015.

[3]王豫明，等.焊盤設(shè)計(jì)、鋼網(wǎng)開口工藝的評(píng)估[A].2016中國(guó)高端SMT學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2016.

[4]張莎莎，等.Sn-Ag-Cu系無鉛焊料性能研究進(jìn)展[J].熱加工工藝，2010，39（1）：124-127.

[5]LEE N C. Reflow soldering processes and troubleshooting： SMT， BGA， CSP and flip chiptechnologies[M].Boston： Newnes，2002：12-23.endprint