uSLIC封裝的組裝指南

本應(yīng)用筆記討論了Maxim Integrated的uSLIC?封裝，并提供了PCB設(shè)計(jì)和電路板組裝工藝指南。

介紹

uSLIC? 封裝是一種基于基板的無(wú)引線開(kāi)放式框架封裝，在基板中嵌入芯片，并在頂部組裝無(wú)源元件。

uSLIC封裝具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

每個(gè) I/O 占用空間小，可顯著節(jié)省 PCB 空間。

與側(cè)對(duì)側(cè) SIP 封裝相比，具有卓越的電氣性能。

使用標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝組裝技術(shù)。

圖1.uSLIC封裝的封裝外形圖（具體示例（MAXM17532）：A = 1.5mm ±0.15mm， A1 = 1.2mm（最大）， b = 0.25mm ±0.05mm， c = 0.05mm ±0.05mm， D = 3.00mm ±0.05mm， E = 2.60mm ±0.05mm， e = 0.50mm ±0.05mm， F = 2.50mm ±0.20mm， G = 2.00mm ±0.20mm， L = 0.40mm ±0.05mm）。

印刷電路板設(shè)計(jì)指南

建議使用 FR-4 或 BT 層壓材料的 PCB。建議使用常見(jiàn)的表面光潔度，例如有機(jī)可焊性防腐劑（OSP）和化學(xué)鍍鎳/沉金（ENIG）。

為了獲得最佳的制造良率和產(chǎn)品性能，需要精心設(shè)計(jì)和制造的 PCB.對(duì)于0.5mm的間距尺寸，Maxim建議使用NSMD焊盤(pán)，因?yàn)樗峁┝烁蟮慕饘倜娣e 使焊料固定在金屬焊盤(pán)的邊緣。NSMD提高了焊點(diǎn)的可靠性。請(qǐng)參考Maxim的90-100027進(jìn)行焊盤(pán)模式設(shè)計(jì)。 在封裝邊界外適度延伸焊盤(pán)圖案（約0.15mm）有助于減少焊錫空隙，因?yàn)橛糜诔龤夂蜋z查單元和PCB之間的焊接連接的表面積更長(zhǎng);因此，擴(kuò)展 建議以這種方式使用焊盤(pán)模式。SMD模式以及免清洗焊料可能會(huì)導(dǎo)致焊珠留在PCB上;因此，不建議使用 SMD 模式。

對(duì)于非 SMD 焊盤(pán)模式，SM 開(kāi)路區(qū)域中的 Cu 走線應(yīng)為 75μm 至 100μm，以避免器件間距減少，并應(yīng)在電路板上沿不同方向進(jìn)行平衡，以避免器件偏移。

圖2.推薦的“擴(kuò)展焊盤(pán)圖案”設(shè)計(jì)顯示 （a） 良好的焊料空洞水平和 （b） 可側(cè)面檢查。

處理

Maxim不建議在PCB上手動(dòng)表面安裝器件，因?yàn)槠骷某叽绾团渲貌煌Ｈ绻枰謩?dòng)處理，建議執(zhí)行以下操作：

使用帶軟頭的真空拾取手動(dòng)工具

拿起和放置模塊時(shí)用最小的力。停在上方約 1 毫米處，然后將設(shè)備釋放到其容器中

模版

模板厚度和圖案幾何形狀決定了沉積到器件焊盤(pán)圖案上的焊膏的精確體積。鋼網(wǎng)對(duì)準(zhǔn)精度和一致的焊接量 轉(zhuǎn)移對(duì)于均勻的焊料回流至關(guān)重要。

建議使用不銹鋼激光切割模板。方形模板開(kāi)口優(yōu)于圓形開(kāi)口，方形孔的角可以圓角 促進(jìn)焊料脫模。為了進(jìn)一步改善焊料釋放，開(kāi)口的底部開(kāi)口應(yīng)大于頂部，以形成~5°C的正夯錘。馬克西姆建議使用 4mil至5mil的模板厚度。與PCB焊盤(pán)尺寸相比，每側(cè)設(shè)計(jì)為-1mil至~+1mil（-25μm至~+25μm）的模板開(kāi)口顯示出良好的焊接效果。這 模板孔徑必須滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)面積比（孔徑開(kāi)口面積/孔徑壁面積）>0.66。

貼片組裝

標(biāo)準(zhǔn)SMT設(shè)備和工藝用于uSLIC組裝。流程如下：

圖3.推薦的uSLIC組裝工藝。

焊膏或助焊劑印刷和助焊劑浸漬方法均可提供可接受的裝配質(zhì)量和可靠性。

焊膏

Maxim建議使用具有NSMD焊盤(pán)圖案的III型或IV型免清洗焊膏。低殘留、免清洗焊膏 （共晶Sn63/Pb37或無(wú)鉛SAC305合金SnAgCu）是常用的。免清洗焊料， 然而， 與具有 SMD 焊盤(pán)圖案的 PCB 一起使用在我們的研究中顯示了焊珠，不建議使用. 如果設(shè)備下方的殘留物可以充分清潔，則可以使用水溶性糊劑。

圖4.使用SMD焊盤(pán)圖案在PCB上使用免清洗焊料來(lái)觀察焊珠（黑色箭頭）。

自動(dòng)組件拾取和放置

建議使用貼裝精度優(yōu)于 ±0.05mm 的拾取和放置機(jī)。常規(guī)貼裝 可以使用uSLIC輪廓或焊盤(pán)的位置作為貼裝指南來(lái)使用系統(tǒng)。使用焊盤(pán)位置的貼裝指南往往更準(zhǔn)確，但速度較慢，并且需要復(fù)雜的視覺(jué)處理系統(tǒng)。封裝輪廓放置方法運(yùn)行速度更快，但精度較低。合同PCB組裝商可以確定用于此過(guò)程的最可接受的方法.建議使用較低的安裝速度，以防止?jié){料擠出。建議使用以下拾取和放置參數(shù)：

拾音區(qū)域是電感器的頂部，為2mm x 2.5mm。拾取位置必須位于電感器的中央。

使用1.3mm或更小的噴嘴。在噴嘴拾取區(qū)外拾取會(huì)導(dǎo)致電感器破裂。

使用最小力或不超過(guò) 3N （0.305kgf）。離型力應(yīng)該是工藝優(yōu)化的一部分，以便將單元壓入焊料中，但不會(huì)導(dǎo)致焊珠或橋接問(wèn)題。過(guò)多不必要的力也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，應(yīng)避免使用。

將設(shè)備移入其容器時(shí)，停在設(shè)備上方 1mm 處以拾取部件并將部件釋放到托盤(pán)中。

圖5.（a） 建議的噴嘴拾取區(qū)域（綠色圓圈）;（b） 將噴嘴放置在拾取區(qū)外可能會(huì)引起電感器頂部裂紋（示例顯示使用直徑為 1.48mm 的噴嘴偏離中心放置）。

回流焊曲線

Maxim建議使用8區(qū)或更大的烤箱。氮?dú)鈿夥蘸嫦涫鞘走x，因?yàn)樗峁└玫臐?rùn)濕性能并減少 焊點(diǎn)空隙。

與所有表面貼裝器件一樣，作為整體工藝開(kāi)發(fā)的一部分，對(duì)回流曲線進(jìn)行優(yōu)化和測(cè)試非常重要。此外，配置文件 必須在電路板上的不同位置進(jìn)行檢查，以確保最熱和最冷的溫度仍在回流曲線的推薦溫度范圍內(nèi)。 元件溫度可能會(huì)因周?chē)?、器件?PCB 上的位置和封裝密度而異。

回流曲線指南基于PCB焊盤(pán)焊點(diǎn)位置的實(shí)際引線溫度。 焊點(diǎn)的實(shí)際溫度通常與回流系統(tǒng)中的溫度設(shè)置不同。 重要的是，在實(shí)際焊點(diǎn)位置使用熱電偶完成回流特定型材，并且 使用下面圖 6 中概述的“無(wú)鉛”焊料回流指南進(jìn)行表征。

圖6.根據(jù) JEDEC JSTD-020 推薦的無(wú)鉛焊料回流曲線。

焊點(diǎn)檢測(cè)

PCB上uSLIC的回流焊后檢測(cè)通常通過(guò)使用目視檢測(cè)和透射型X射線來(lái)完成。 X 射線可用于回流焊過(guò)程監(jiān)控和故障分析工具。斜二維 X 射線系統(tǒng) 建議以最高放大倍率 （OVHM） 查看，因?yàn)樗梢詸z測(cè)焊橋、開(kāi)路和空隙。

濕氣敏感性

所有Maxim uSLIC模塊均符合JEDEC規(guī)范JSTD3D.020的MSL1標(biāo)準(zhǔn)。零件以卷帶形式運(yùn)輸。 所有部件均經(jīng)過(guò)烘烤和干燥包裝，并帶有干燥劑和濕度指示卡。如果濕度指示卡變成粉紅色，或者部件暴露的時(shí)間超過(guò)其地板壽命，請(qǐng)將包裝在 125°C 下烘烤 48 小時(shí)。

重做

請(qǐng)參閱 JEDEC 規(guī)范 J-STD-033C 了解濕氣和回流焊敏感表面貼裝器件的返工。建議返工 使用自動(dòng)熱風(fēng)返修站。建議局部加熱以去除uSLIC組件。建議在返工過(guò)程之前在 125°C 下烘烤安裝了 uSLIC 的 PCB.

從多氯聯(lián)苯中去除uSLIC

PCB的底部應(yīng)使用對(duì)流加熱器加熱，同時(shí)在組件的頂部使用熱空氣或氣體（以防止翹曲）。 噴嘴應(yīng)僅用于將空氣引導(dǎo)至組件，以減少相鄰組件的加熱。噴嘴尺寸應(yīng)遵循 “自動(dòng)組件拾取和放置”部分中推薦的拾取和放置噴嘴尺寸。還應(yīng)避免過(guò)多的氣流。風(fēng)速 每分鐘15升至20升是一個(gè)很好的起點(diǎn)。應(yīng)在頂部和底部使用熱電偶來(lái)監(jiān)測(cè)零件的實(shí)際溫度。 零件最高溫度應(yīng)高于217°C的液體溫度，但不應(yīng)超過(guò)245°C。 接頭回流后，在從回流焊到冷卻以移除零件的過(guò)渡期間，真空提離應(yīng)自動(dòng)接合。

更換 uSLIC

如果使用特定于組件的微型模板，則可以實(shí)現(xiàn)均勻和精確的沉積。模板孔徑應(yīng)與 放大倍率為 50 倍至 100 倍的焊盤(pán)。然后將模板降低到PCB上，并用小金屬刮刀沉積糊劑。 遵循原始 PCB 組裝提供的模板厚度、模板設(shè)計(jì)、焊接建議和絲網(wǎng)印刷指南。

由于引線位于封裝的底部，因此應(yīng)使用分束光學(xué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)主板上的組件。對(duì)齊方式應(yīng) 以 50 倍至 100 倍放大倍率完成。貼片機(jī)應(yīng)具有允許在 X、Y 和旋轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行微調(diào)的能力。拿起 單元在推薦的拾取區(qū)域內(nèi)，并將其對(duì)準(zhǔn)焊膏區(qū)域。然后，放置設(shè)備。在原始連接期間形成的回流曲線或 應(yīng)使用移除來(lái)連接新組件。

沖擊和振動(dòng)數(shù)據(jù)

機(jī)械沖擊

標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-B111 和 JESD22-B104 條件 B

測(cè)試條件：

峰值電平 – 1500G（半正弦波形）

持續(xù)時(shí)間 – 0.5 毫秒

振動(dòng)

標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-B103，條件-3

測(cè)試條件：

峰值加速度 – 3G

峰峰值位移 – 0.75mm

交叉頻率 – 45Hz

最小頻率 – 5Hz

最大頻率 – 500Hz

審核編輯：郭婷