接合部工藝可靠性設(shè)計(jì)

一、接合部工藝可靠性設(shè)計(jì)濱田正和認(rèn)為：當(dāng)對QFP接合部施加外力作用時(shí)，接合部發(fā)生的應(yīng)力分布如圖1所示。?

圖1 QFP接合部發(fā)生的應(yīng)力分布其應(yīng)力分布具有下述兩個(gè)特征：① 靠近封裝主體的引線部分在受到外力作用后，此部分發(fā)生的應(yīng)力最大。因此，由于外力作用產(chǎn)生釬料接合部裂紋時(shí)，一般都集中在此處。② 應(yīng)力沿引線長度方向的分布，在引線厚度約3倍長處為零。由上可知，在考慮QFP引線接合部的可靠性時(shí)，只需考慮在靠近QFP封裝主體部分釬料量的可靠性即可，而沿引線長度方向的釬料量對可靠性判斷所起的作用不大?？拷黁FP封裝主體部引線釬料量與最大應(yīng)力的分布關(guān)系大致如圖2所示。?

圖2 釬料彎月面與最大應(yīng)力的關(guān)系由接合部的可靠性可以決定釬料彎月面的形狀，而確定釬料量的主要因素如圖3所示。?

圖3 確定釬料量的主要因素由圖3可知，如果設(shè)定的釬料量少，會降低接合部的可靠性。如果釬料量過多，再流焊時(shí)熔融釬料又會流向鄰近的引線處而形成橋連，而且還易引起引線浮動(dòng)。因此，QFP釬料量的管理必須要考慮橋連、引線浮動(dòng)、可靠性等影響因素，具體確定方法可參考圖4進(jìn)行。?

圖4 釬料量的確定由圖4可知，在生產(chǎn)現(xiàn)場管理中必須注意下述兩點(diǎn)：① QFP引線形狀的穩(wěn)定性對接合部可靠性、橋連的發(fā)生率等將產(chǎn)生很大的影響。因此，先要確保引線尺寸的穩(wěn)定性（共面性），這是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。因此，對進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場的QFP引線一定要進(jìn)行檢查。② QFP引線間距越來越細(xì)，使得釬料量的最佳化管理范圍越來越窄。因此，作為供給焊膏的印刷機(jī)必須選擇高性能、高精度型的裝罝，以保證釬料量供給的穩(wěn)定性。二、焊盤設(shè)計(jì)焊盤尺寸設(shè)計(jì)可根據(jù)所選用的QFP的具體尺寸（由產(chǎn)品制造商或供應(yīng)商提供 ）來進(jìn)行，如圖5所示。?

圖5 QFP焊盤尺寸的確定1）焊盤寬度b焊盤寬度b可利用下式求出，即由QFP引線間距e和PCB焊盤導(dǎo)體間最小間隙d求出，如圖6所示。b=e-d （1）式中 e——引線間距；d——PCB最小導(dǎo)體間距。?

圖6 焊盤寬度b的確定如果最小導(dǎo)體間距d變小，則焊盤寬度b可以增大。對貼裝QFP來說，接合部變寬，接合的余量就大。但是，最小導(dǎo)體間距縮小，就增加了PCB制造工藝的難度。因此，最小導(dǎo)體間距通?？砂幢?所列數(shù)據(jù)選擇確定。表1 QFP引線間距和PCB最小導(dǎo)體間距?

2）MDL、MDS、MEL、MES的計(jì)算MDL、MDS和MEL、MES的計(jì)算基本相同，這里僅以MDL、MDS的計(jì)算為例。焊盤尺寸MDL、MDS可由QFP接合部的可靠性來決定。為了確保QFP接合部的可靠性，QFP引線內(nèi)側(cè)的最小長度常取0.4mm（形成彎月面所必需的），外側(cè)接合部形成的彎月面也必須符合要求。因此，焊盤尺寸的確定可參照圖7依次將MDL、MDS求出。?

7 MDL、MDS的計(jì)算MDL=HD+S1×2+QFP位置精度 （2）式中 HD——引線外形長度；S1——趾部邊長，S1=0.3mm（經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。MDS=HD-L×2-S2×2-QFP位置精度 （3）式中 HD——引線外形長度；L——引線長度；S2——跟部邊長，S2=0.4mm（接合部可靠性條件）。QFP的位置精度與片式元器件焊盤設(shè)計(jì)時(shí)相同，可按貼片機(jī)貼裝精度和QFP尺寸精度來求得，QFP尺寸精度由QFP外形尺寸精度和引線長度精度組合而成。具體可按下式確定：?

式中 δ5——貼片精度；ΔHD——QFP外形尺寸精度；ΔL——QFP引線長度精度。
三、印刷鋼網(wǎng)開口部設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路與片式元器件相同，即從接合部可靠性要求來確定必要的釬料量，在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行焊盤設(shè)計(jì)，然后按焊盤寬度和綜合精度來確定印刷網(wǎng)板開口部尺寸。四、QFP工藝可靠性設(shè)計(jì)中的注意點(diǎn)與片式元器件設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的因素相同，QFP焊接工藝可靠性設(shè)計(jì)時(shí)需注意下述3點(diǎn)：① 設(shè)計(jì)中要注意QFP本身的尺寸偏差，并防止由此而產(chǎn)生的不良現(xiàn)象。② 要注意到貼片機(jī)貼裝精度的穩(wěn)定性，以避免在生產(chǎn)中由于貼裝精度原因造成QFP位置超差。同時(shí)在生產(chǎn)中也應(yīng)關(guān)注此點(diǎn)。③ QFP工藝可靠性設(shè)計(jì)中，要注意防止再流焊接中的橋連現(xiàn)象。該現(xiàn)象產(chǎn)生的因素大多是一個(gè)焊盤對釬料的吸收性差，再流焊接中釬料流向鄰近的另一焊盤造成焊盤間的橋連。作為預(yù)防措施，對QFP焊盤釬料量的設(shè)定一定要適度，釬料過多就易發(fā)生橋連。確定釬料供給的最佳量時(shí)，既要符合引線接合部的可靠性要求，又要能防止橋連的發(fā)生。前面介紹的釬料吸收面積效果，焊區(qū)設(shè)計(jì)中特設(shè)置了多余的吸收釬料的吸收面積，其作用就是通過對釬料剩余量的吸收，促進(jìn)完好接合來防止橋連的發(fā)生。