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本文介紹,使用適當的工藝控制達到高合格率的MLF裝配是可能的。
問題
用于便攜產品的MLF(Micro-Lead Frame)元件具有暴露的芯片踏板(die paddle),用于提高散熱和電氣性能。MLF元件已經證明適合于低輪廓、高密度的射頻(RF)應用??墒?,需要嚴格的工藝優化工作來保證可接受的裝配合格數。
MLF使用可焊接端子,而不是可塌落的焊錫連接 - 這種端子影響濕潤、焊點塌落、自我對中,而且大大地縮小了模板印刷和元件貼裝的工藝窗口。另外,由于缺乏對這種元件的PCB附著焊盤的設計和模板開孔形狀設計的標準/指引,因此有必要研究新的焊盤和模板開孔形狀與尺寸。針對密間距MLF元件的其他挑戰包括:拾與放的視覺問題、回流漂移、焊點空洞、錫橋和焊錫濕潤不良。
問題的解決
現在的MLF設計在形狀和尺寸上都是不同的,提供多種多樣的獨特的焊盤形狀、表面涂層和尺寸。一些設計提供一個芯片踏板 - 一種大的中心焊盤,它可能焊接到PCB上以提高該封裝的熱傳導性。要求絲網印刷來裝配MLF,絲孔阻塞對于密間距模板經常是一個問題,模板阻塞可以通過適當的錫膏選擇來減少,諸如IV型材料。另外,模板必須經常清潔。
現在這一代的高速貼裝機器的視覺系統能夠處理MLF,但是要求專門的程序。經常,MLF含有非功能的角落焊盤,與其他功能焊盤成45度方向。這些非功能焊盤可能被視覺系統誤認為是“第一腳”位置。MLF也可能在元件的角落處使用不尋常形狀的焊盤,其幾何形狀不被貼裝機器所識別。解決方法是使用一個視頻模塊,定義每個焊盤在排列中的位置,但是這樣的系統可能難以識別扁平的或某種顏色的焊盤。調節光的角度和亮度可以緩解這個問題。貼裝力可能在不同的MLF設計之間變化,要成功地運作也必須給與評估。 回流溫度曲線的開發對于成功的裝配是至關重要的。雖然可接受標準的大氣氣氛,但是推薦使用氮氣。與回流最經常有聯系的三個主要問題是:元件漂移、焊點塌落和空洞的形成。這些封裝輕的特性,加上高的風速,戲劇性地增加了在回流爐中元件漂移或被吹落板的可能性。減小氣流將解決這個問題,但是爐溫也可能需要相應地增加來調節溫度曲線。如果MLF含有芯片踏板,額外的焊錫應該提供足夠的粘性來防止漂移。記住,板上的溫度差可能導致在封裝上不均衡的焊點塌落,當結合已經低的離板高度時,可能產生在封裝體上形成錫球。
適當的回流曲線也可能在錫點內減少空洞的形成??斩纯赡苁怯捎阱a膏活動,但更可能是在沉錫點與平的或稍微凹進的元件端子之間夾陷空氣的結果(一些封裝使用一種凸的焊盤設計,這可能降低空洞的發生)。允許充足的回流時間和利用氮氣環境,可以減少空洞的含量,但是一些空洞會留在系統中。
以往的研究表明,MLF的可靠性很大程度上受到離板高度、焊點錫量、PCB焊盤尺寸和芯片踏板設計的影響。因為MLF沒有錫球,焊點的錫量和離板高度完全是錫膏印刷工藝的結果。錫膏沉淀可以通過加大模板開孔尺寸和/或模板厚度來增加。推薦用后者來防止回流時的錫橋。也推薦為MLF裝配設計較大的PCB焊盤。通常,較大的焊盤可以接納較多的錫量,得到機械性和散熱型更好的產品。一項研究已經顯示,增加MLF焊盤尺寸將封裝的空氣對空氣的熱可靠性提高高達60%。