现在,集成电路(IC)封装工业似乎正把注意力集中于无引脚(non-leaded)封装的发展(诸如CSBGA与QFN等),但是,引脚产品,特别是翅形(gull-wing)表面贴装封装,还在IC市场上扮演重要的角色。 图1.a)直线引脚, b)J形引脚, c)翅形引脚
引脚IC封装可以分成三大类:直线引脚(图1a)、J形引脚(图1b)和翅形引脚(图1c)。
塑料双排封装(PDIP)是直线引脚封装的一个典型例子,它主要用于通孔印刷电路板(PCB)的装配。J形引脚可以在PLCC或SOJ类型的封装中找到。翅形引脚可以在QFP和TSOP(thin small-outline package)类型的封装中找到。由于翅形引脚的封装还广泛用于表面贴装产品,所以本文将主要集中在翅形引脚成型工艺的关键方面。
引脚形状的质量要求
虽然用户通常都有其自己严格的尺寸与外观质量要求,但是封装外形一般都要符合JEDEC或EIAJ的规格标准。(典型的引脚轮廓见图二)。
通常,关键的尺寸是那些直接影响PCB装配品质的尺寸。这些参数通常定义为:1).共面性,2).引脚位置,它可进一步分为引脚歪斜和引脚偏移,3).引脚分散,4).站立高度。对于引脚的外观质量,主要问题是引脚末端的毛刺、焊锡擦伤和焊锡破裂。 图二、典型的翅形引脚外形 贴片机
共面性
共面性是最低落脚平面与最高引脚之间的垂直距离(图三),一般是通过轮廓投射仪或光学引脚扫描仪来测量的。通常,基于外加工要求的最大共面公差将不超过0.050mm. 图三、共面性的定义 造成最大的共面性问题的因素是整形挡条的情况与封装的翘曲。挡条整形设计可以影响共面性,如果剪切的毛刺过多。如果挡条是交替地剪切,那么在挡条区域的引脚宽度可能不同。还有,产生的毛刺可能是交替的形式。这造成截面上引脚的位置变化,因此在成型之后得到弹回的不同角度。
对于QFP封装,在共面性与封装的翘曲之间有一个线性的关系。对于TSOP封装,翘曲对站立高度和总的封装高度的影响相对更大一点,这在使用TSOP封装的应用中一般都是重要的。一个好的引脚成形工具的关键部分是容许封装翘曲的能力。
引脚歪斜
引脚歪斜是成形的引脚从其理论位置的偏移,相对于封装的中心线测量的。通常是使用轮廓投射仪或光学引脚扫描系统来测量的。当安装到PCB时,它将影响封装的引脚足印位置。通常,引脚歪斜应该小于0.038mm,取决于封装类型。图四显示一个典型的引脚歪斜结构。引脚歪斜的原因可能与许多因素有关,包括成型、挡条切割、成形和引脚结构本身。引脚歪斜的不同类型及其原因如表一所示。 图四、典型的引脚歪斜结构 表一、引脚歪斜类型及其原因
引脚歪斜类型 原因 所有引脚都偏移同一方向 引脚框架的外引脚截面结构 引脚成对偏移 挡条切割、交替切割 引脚发散 引脚框架材料、成型、成形 引脚同方向偏移,偏移量渐增 成形 引脚偏移无规律 各可能因素结合
导致引脚歪斜的其中一个主要因素是当条整形方法。对于密间距产品,挡条可以交替的方式整形(即,先整形所有的偶数引脚,然后奇数引脚),或者可以一次整形。交替的整形结构是较强的冲模设计,但是可能在成形工艺中引起严重的引脚歪斜问题。图5a和5b显示以不同整形方法成形的引脚的结果样型。一次整形(图5b)得到可控制的引脚歪斜,而交替整形(图5a)得到不可控制的成对的引脚歪斜。 图五、由于交替挡条整形和一次挡条整形所造成的引脚歪斜 成形机制
各种成形方法无外乎基本的固体成形机制和复杂的滚轮成形系统两种。后者已经发展到接纳不同的封装类型和工艺要求。
无论哪一种成形方法都有其自己的优点和缺点。为某一产品类型选择一种特定的机制,主要取决于封装和工艺要求。例如。对于TSOP成形,首选凸轮和摆动凸轮固体成形方法。所倾向的固体成形机制有其缺点,如焊锡累积和擦伤,但它确实具有简单的工具设计、低成本应用的优点。摆动凸轮滚轮成形机制将在防止焊锡积累方面得到较好的表现,但是通常这个方法工具成本较高。 |