表面组装元器件焊盘设计的可靠性研究

通过摸索和借鉴IPC标准自行设计了表面组装元器件标准焊盘图形,主要介绍了对自行设计的焊盘图形的合理性、可靠性进行验证的过程,将试验过程中的主要问题进行了分析,估算了焊点的可靠度置信下限,提出了焊盘可靠性设计的几点要素。     

焊盘尺寸对FC—PBGA焊点可靠性的影响

影响封装可靠性的因素很多,其中对封装及供货厂商相关的封装设计方面的各种变量应该给予足够的重视。焊盘尺寸是影响焊点可靠性的关键因素之一,不同供货厂商的各种工艺造成焊盘尺寸方面的差异,对可靠性造成了极大的影响。有限元应力分析、波纹干涉测量试验及可靠性试验表明,基板厚度影响封装可靠性。文章采用有限元模拟来定量分析焊盘尺寸对PBGA封装可靠性的影响,把空气对空气热循环试验结果与FEM预测进行比较,讨论最佳焊盘尺寸,并预测对焊点可靠性的影响。     

QFN封装元件的板级组装和可靠性研究

近两年来，QFN封装(Quad flat No—lead方形扁平无引脚封装)由于其良好的电和热性能，得到了快速的推广和应用。采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装(Micro Lead Frame——微引线框架)。全球最大微电子制造商之一的Amkor公司，已经销售MLF封装的IC超过1亿只。因此人们迫切希望了解有关QFN的焊盘设计、装配工艺以及板级可靠性设计和工艺等方面的技术问题。由于QFN封装没有焊球，元件与PCB的电气连接是通过印刷焊膏到PCB上，然后贴片和进行回流焊完成的。为了形成可靠的焊点，需要特别注意焊盘的设计，同样．由于这种元件底部有大面积焊盘，其表面贴装工艺很复杂，要求进行合适的模板设计、焊膏印刷，以及回流焊曲线设置。本文对上述各方面要求和影响进行探讨，对PCB焊盘设计、表面组装工艺以及板级组装的可靠性作了详细地介绍。     

QFN器件组装工艺缺陷分析及预防措施

QFN器件在组装过程中容易出现信号焊盘桥连、散热焊盘空洞和侧面焊点爬锡高度不足等工艺缺陷。分析了缺陷形成机理,并从PCB焊盘设计、焊膏印刷模板设计提出了有效预防措施。     

QFN器件焊接缺陷分析与工艺优化

QFN器件具有良好的电气性能,但器件回流焊接过程中极易产生底部热沉焊盘焊接空洞、器件引脚间锡珠、桥连等缺陷,当一个印制板焊接多个QFN器件时,缺陷发生率颇高。在高可靠性要求的航天产品焊接过程中,器件返修次数有限制,且返修会造成器件性能下降、组件可靠性降低等问题,因此亟需对QFN器件一次装配良率和焊接效果进行提升优化。为此,从原理上分析QFN器件热沉焊盘焊接空洞、器件引脚间锡珠缺陷产生机理,并从产品焊盘工艺性设计、钢网模板设计、焊接温度曲线设计等方面开展分析与优化。优化后,QFN器件一次装配良率提高,没有产生锡珠、虚焊等缺陷。     

集成湿热及蒸汽压力对塑封器件可靠性的影响

分析了湿热及蒸汽压力对塑封器件可靠性影响的研究现状;结合已有的研究方法,提出一种有限元直接集成湿热及蒸汽压力的分析方法,并以裸露焊盘塑封器件DR-QFN为例进行应用研究。结果表明,该方法能有效分析裸露焊盘塑封器件在湿热、蒸汽压力因素综合影响下的可靠性问题。在无铅回流焊过程中,蒸汽压力为2.5~4.5MPa,对器件可靠性影响很大。     

面向表面组装工艺技术的PCB焊盘设计

尽管电子设计类软件已相当先进和方便，而且更新速度也很快，但是仍然无法满足各个层次的设计人员的需求，特别是适合各种元素封装形式的焊盘设计库并不能让设计和制造者满意，为了在此方面对PCB设计有所帮助，从印制电路板焊盘的设计方法入手，针对表面组装工艺技术特点，分析了PCB焊盘对PCA可靠性的影响因素，并根据相关的质量要求提出了较为简便的设计方案。     

陶瓷封装集成电路芯片焊盘设计

在设计陶瓷封装集成电路芯片的焊盘时,需要考虑到引线键合工艺对芯片焊盘设计的一些要求,诸如焊盘尺寸、焊盘布置、焊盘间距、焊盘引出金属条、焊盘到周围布线或元件间的距离等。文中对这些设计给出了一些参考数据。     

一种提升电路板键合可靠性的前处理方法

为解决微波组件生产过程中多次使用钎焊与胶粘工艺,带来的助焊剂氧化残留、导电胶油剂沾污镀金焊盘和电路板加工生产过程引入的油墨沾污镀金焊盘等问题。对键合焊盘的前处理方法进行研究,提出一种激光微刻蚀键合焊盘的前处理方法,对电路板键合界面进行100%激光微刻蚀处理,使得键合界面“归一化”,提升键合焊点质量。彻底消除由于键合界面清理不彻底,导致虚焊、脱焊、键合强度偏低的现象,确保引线键合的可靠性,以期为微波组件生产工艺人员解决键合界面沾污问题提供参考。     

CQFN封装可靠性研究

介绍了CQFN封装结构特点,指出了CQFN制造加工中热沉和外焊盘设计和加工是关键因素,需要进行特别的过程控制,并对加工中存在的热沉底部与陶瓷底面共面性控制、外焊盘电连接方式不同引起的相关可靠性问题进行了说明。对CQFN封装器件在板级组装过程中存在的热应力、桥连等可靠性问题进行了分析,指出了CQFN外壳组装后的焊点检测困难和器件失效后的返工困难问题。CQFN封装具有良好的电特性和热特性、体积小、重量轻等优势,其应用呈快速增长趋势,文章为高速高频器件CQFN封装提供了参考。     

CCGA焊接工艺与可靠性研究

本文针对CCGA的焊盘设计、贴装设计、回流焊接曲线设计进行了优化。通过装联后的焊点经过X-RAY、金相分析等检测手段,CCGA焊点质量符合要求。通过加固设计,使得CCGA焊点满足可靠性要求。     

面向智能电表的贴片电容焊盘尺寸设计

随着智能电表的广泛应用,小型化印制电路板组件(PCBA)的应用需求日益增大,希望在保证组件小尺寸和更高可靠性的同时保证高生产效率。本文基于电子组装行业标准设计了1210表面贴装电容的两种焊盘尺寸,并采用剪切强度试验和有限元仿真分析进行了焊接结构强度和热疲劳寿命对比分析。剪切强度测试结果表明电容本体为其焊接结构的力学薄弱环节,参考IPC7351标准设计的焊盘尺寸的焊接结构强度更优;基于修正的Coffin-Manson模型对焊点的热疲劳寿命进行预测,发现参考IPC7351标准设计的焊盘尺寸模型中焊点寿命略低。本研究结果可以为实现印制电路板组件(PCBA)的智能制造提供焊盘设计技术支撑。     

PCB设计中一些考虑因素

从整机角度出发，提出电子产品PCB设计过程中对基材、元器件的要求，并对设计过程中的热、焊盘、焊点质量、阻焊、测试等进行了分析。     

基于蒙特卡罗法的QFN器件可靠性灵敏度分析

采用有限元软件,在热循环加载条件下,对四角扁平无引脚封装(QFN,Quad Flat No-lead Package)器件进行了热疲劳可靠性分析。选取PCB焊盘长度等几个因素作为灵敏度分析的输入变量,热疲劳寿命作为输出变量。结果表明:影响QFN器件热疲劳寿命的主要因素依次是焊盘长度、焊盘宽度和焊盘弹性模量等,其灵敏度值分别为:–6.4848×10–1,6.0606×10–1和6.0000×10–1等。提出了提高QFN器件可靠性的方法。     

Multitest最新研究表明Mercury测试座最大限度地减少焊盘磨损

Multitest公司ECT测试接口产品部目前进行了一项研究,分析了弹簧探针对电路板焊盘的影响。在半导体大规模生产测试中,控制测试系统的成本和保证其可靠性至关重要。ATE负载电路板是关键的测试单元,测试座绝对不能损坏电路板焊盘。Multitest采用扁平技术的Mercury测试座几乎消除了PCB焊盘损坏的现象。     

高密度陶瓷外壳焊盘位置度的标注与测量方法全文替换

高密度陶瓷焊盘阵列外壳的焊盘位置度偏差直接影响着封装质量和可靠性。对国内外的位置度相关标准和标注方法进行了对比分析,给出了目前较为合理的位置度公差标注方法。在对现有位置度的测量方法进行分析的基础上,结合理论及数据分析,提出了一种采用抽取特征部位的焊盘测量的方法,该方法能够高效且准确地获得高密度外壳焊盘的位置度。将采用该测量方法测试合格的样品进行了封装验证,证明了标注与测量方法的合理性。     

晶圆级芯片尺寸封装柔性焊点热循环可靠性

建立了晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)柔性无铅焊点三维有限元分析模型,基于该模型对柔性无铅焊点热循环等效应力应变进行了分析,并预测了焊点可靠性寿命。选取第一柔性层厚度、第二柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径作为关键因素,采用L16(45)正交设计了16种不同水平组合的柔性无铅焊点,获取了这些焊点的热循环等效应力数据,对等效应力数据进行了极差分析和方差分析。结果表明:在热循环加载条件下,采用柔性层结构方式能有效降低焊点内的等效应力应变;在置信度为90%的情况下,下焊盘直径和第一柔性层厚度对柔性焊点等效应力有显著影响。各因素对焊点等效应力的影响排序为下焊盘直径影响最大,其次是第一柔性层厚度,再次是第二柔性层厚度,最后是上焊盘直径。     

SMT焊盘设计中的关键技术

焊盘设计技术是表面组装技术（ＳＭＴ）的关键。详细分析了焊盘图形设计中的关键技术,包括元器件选择的原则、矩形无源元件、ＳＯＩＣ和ＰＬＣＣ及ＱＦＰ器件的焊盘优化设计。最后提出了设计印制电路板时与焊盘相关的问题。     

CBGA、CCGA植球植柱焊接返工可靠性研究

多功能、高性能、高可靠及小型化、轻量化是集成电路发展的趋势。以航空航天为代表的高可靠应用中,CBGA和CCGA形式的封装需求在快速增长。CLGA外壳/基板植球或植柱及二次组装之后的使用过程中,常出现焊接不良或其他损伤而导致电路失效,因此需要进行植球植柱焊接返工。在返工过程中,除对焊接外观、焊接层孔隙等进行控制,研究返工过程对植球植柱焊盘镀层的影响也是保证焊接可靠性的重要工作。一次返工后焊盘表面镀金层已不存在,镀镍层也存在被熔蚀等问题,这都对返工工艺及返工后的电路可靠性提出了挑战。文章主要研究返工中镀镍层熔蚀变化趋势以及随返工次数增加焊球/焊柱拉脱强度和剪切强度的变化趋势,并分析返工后电路植球植柱的可靠性。     

FPC焊盘设计类型选择导致的DFM问题及其对策

本文介绍了两种典型的FPC焊盘设计类型，即SMD和NSMD的定义、特点，以及对于FPC制造过程或FPC’A组装过程（SMT）的影响。并以FPC上WCSP封装为例分别阐述了两种焊盘设计导致的DFM问题及其对策。