小尺寸厚型封裝產品側立貼片焊接強度的研究

蘭玉平

摘 要：文章主要研究BT板上注塑厚型封裝產品采用側立貼片時引腳的焊接強度。小尺寸厚型封裝的產品，鋼網厚度建議選用0.2mm，才能保證焊盤足夠吃錫，提高焊接強度。文章測試對比鑼槽板和鉆孔板二種焊盤結構的推力數據，得出采用鉆孔板產品推力值更大，焊接更牢固。

關鍵詞：小尺寸厚型封裝；BT板；焊接強度；推力

中圖分類號：TG457.1 文獻標志碼：A 文章編號：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、優秀的介電性能、良好的力學特征等性能，使其在封裝基板中得到廣泛應用[1]。BT板作為基板封裝紅外發射管，因其無法沖制碗杯，若要達到與引線框架有碗杯產品相同的發光強度和角度性能，需要設計更大尺寸的透鏡。為了提高板材的利用率，產品拼板排布尺寸會設計更緊密，產品尺寸較小，而透鏡尺寸又大，就形成小尺寸厚型封裝的產品。這種產品主要應用在紅外觸摸屏上，觸摸屏的四周邊框布滿紅外發射管和紅外接收管，紅外發射和接收是正對排布的，產品需采用側立貼片。厚型封裝的產品采用側立貼片時，為保證產品焊接牢固，需考慮產品的焊盤、貼片PCB焊盤及回流焊鋼網開孔設計。

1 焊盤設計

1.1 產品焊盤設計

產品包括側面、頂部和底部焊盤。產品頂部和底部焊盤設計成一樣，主要不同點在于側面焊盤。側面焊盤由BT板電鍍方式決定，電鍍分鉆孔板和鑼槽板。焊盤的長度由板厚決定，通用的板厚有0.2mm、0.4mm、0.6mm和1.0mm。厚型封裝的產品球面透鏡較大，需選用1.0mm才能保證產品側立貼片時平穩放置于PCB板上。另外，厚板側貼焊盤長度大，貼片牢固度好，所以選用1.0mm板厚。

鑼槽板側面都是焊盤，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域，主要靠側面焊盤爬錫。鉆孔板側面焊盤是圓孔側壁，產品是通過切割分離，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，側面焊盤吃錫量越多，產品貼片越牢固。但增大過孔尺寸，產品外形會增大，板材利用率低。為了保證貼片牢固，提高材料利用率，又能實現微型化產品，過孔尺寸選用≥0.8mm，焊盤尺寸0.4mm左右。計算切割后過孔的尺寸與吃錫量如表1所示。當過孔尺寸為1.0mm，焊盤寬度可以達到0.39mm，滿足設計要求。

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。產品外形圖如圖1所示。

1.2 貼片焊盤及鋼網設計

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

鋼網開孔尺寸和厚度決定貼片時的錫膏量，焊點中焊錫量越大，產品與焊盤間的焊錫越厚，可靠性越高[3]。鋼網開孔尺寸設計與貼片焊盤尺寸一樣為1.5mm×1.8mm。鋼網厚度0.1mm，計算錫膏量為0.27mm3；鋼網厚度為0.15mm，錫膏量為0.41mm3，鋼網厚度為0.2mm，錫膏量為0.54mm3，當鋼網厚度為0.2mm時，錫膏量是產品吃錫量的4.5倍，可以保證產品足夠吃錫。

2 產品推力試驗

為了驗證這二種產品的焊接牢固度，安排樣品進行回流焊，再做推力試驗。

2.1 回流焊接

回流焊選用Sn-Ag-Cu系無鉛焊料[4]，該系焊料具有相對低的熔化溫度、良好的潤濕性[5]。回流焊焊錫溫度為（245±5）℃，時間（10±1）秒。

2.2 推力試驗

推力試驗采用艾固數顯推力計。將產品置于推力計上，產品放置方向分二種，推力計推底部焊盤和推力計推透鏡。記錄推焊盤和推透鏡產品從貼片板上推開的推力值，推力數據如表2所示。

3 數據分析

推透鏡推力值大于推焊盤。由于鉆孔板有圓弧焊盤進行吃錫，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據小于30N，不滿足要求，需進一步加大底部焊盤尺寸，以增大底部產品推力值。

為了提高底部焊盤的推力值，進一步加大底部焊盤尺寸。鑼槽板推力數據與目標值差較大，建議采用鉆孔板?，F將鉆孔板的底部焊盤尺寸增大到1.5mm。對比1.0mm和1.5mm二種規格的焊盤推力數據，如表3所示。

從透鏡方向進行推，底部焊盤為1.5mm產品推力值較1.0mm產品推力值提升16.2%。從焊盤方向進行推，底部焊盤為1.5mm產品推力值較1.0mm產品推力值提升40.4%。推焊盤產品推力值提升幅度很明顯，建議底部焊盤設計要≥1.5mm。這樣產品從二個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，建議中間設計無極性焊盤，可以進一步提高產品的焊接牢固度，但要防止產品引腳間短路。

4 結論

（1）產品采用鉆孔板焊盤焊接推力值大于采用鑼槽板的產品。（2）產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品，貼片時鋼網厚度建議選用0.2mm，才能保證鉆孔板圓弧壁內有足夠的吃錫量，產品貼片牢固。（4）產品底部焊盤加大0.5mm，推透鏡焊接強度可以提高16.2%，推焊盤焊接強度可以提高40.4%。

參考文獻：

[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的印制板焊盤設計[J].無線互聯科技，2015.

[3]王豫明，等.焊盤設計、鋼網開口工藝的評估[A].2016中國高端SMT學術會議論文集[C].2016.

[4]張莎莎，等.Sn-Ag-Cu系無鉛焊料性能研究進展[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