高密度(hd)電路的設(shè)計(jì)

1、天馬行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632高密度(HD)電路的設(shè)計(jì)本文介紹，許多人把芯片規(guī)模的BGA封裝看作是由便攜式電子產(chǎn)品所需的空間限制的一個(gè)可行的解決方案，它同時(shí)滿(mǎn)足這些產(chǎn)品更高功能與性能的要求。為便攜式產(chǎn)品的高密度電路設(shè)計(jì)應(yīng)該要為裝配工藝著想。當(dāng)為今天價(jià)值推動(dòng)的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品時(shí)，性能與可靠性是最優(yōu)先考慮的。為了在這個(gè)市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)，開(kāi)發(fā)者還必須注重裝配的效率，因?yàn)檫@樣可以控制制造成本。電子產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步和不斷增長(zhǎng)的復(fù)雜性正產(chǎn)生對(duì)更高密度電路制造方法的需求。當(dāng)設(shè)計(jì)要求表面貼裝、密間距和向量封裝的集成電路(IC)時(shí)，可能要求具有較細(xì)的線寬和較密間隔的更高密度

2、電路板?？墒?，展望未來(lái)，一些已經(jīng)在供應(yīng)微型旁路孔、序列組裝電路板的公司正大量投資來(lái)擴(kuò)大能力。這些公司認(rèn)識(shí)到便攜式電子產(chǎn)品對(duì)更小封裝的目前趨勢(shì)。單是通信與個(gè)人計(jì)算產(chǎn)品工業(yè)就足以領(lǐng)導(dǎo)全球的市場(chǎng)。高密度電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者越來(lái)越受到幾個(gè)因素的挑戰(zhàn)：物理(復(fù)雜元件上更密的引腳間隔)、財(cái)力(貼裝必須很精密)、和環(huán)境(許多塑料封裝吸潮，造成裝配處理期間的破裂)。物理因素也包括安裝工藝的復(fù)雜性與最終產(chǎn)品的可靠性。進(jìn)一步的財(cái)政決定必須考慮產(chǎn)品將如何制造和裝配設(shè)備效率。較脆弱的引腳元件，如0.50與0.40mm(0.020與0.016)引腳間距的SQFP(shrink quad flat pack)，可能在維護(hù)一個(gè)

3、持續(xù)的裝配工藝合格率方面向裝配專(zhuān)家提出一個(gè)挑戰(zhàn)。最成功的開(kāi)發(fā)計(jì)劃是那些已經(jīng)實(shí)行工藝認(rèn)證的電路板設(shè)計(jì)指引和工藝認(rèn)證的焊盤(pán)幾何形狀。在環(huán)境上，焊盤(pán)幾何形狀可能不同，它基于所用的安裝電子零件的焊接類(lèi)型?？赡艿臅r(shí)候，焊盤(pán)形狀應(yīng)該以一種對(duì)使用的安裝工藝透明的方式來(lái)定義。不管零件是安裝在板的一面或兩面、經(jīng)受波峰、回流或其它焊接，焊盤(pán)與零件尺寸應(yīng)該優(yōu)化，以保證適當(dāng)?shù)暮附狱c(diǎn)與檢查標(biāo)準(zhǔn)。雖然焊盤(pán)圖案是在尺寸上定義的，并且因?yàn)樗怯≈瓢咫娐穾缀涡螤畹囊徊糠?，它們受到可生產(chǎn)性水平和與電鍍、腐蝕、裝配或其它條件有關(guān)的公差的限制。生產(chǎn)性方面也與阻焊層的使用和在阻焊與導(dǎo)體圖案之間的對(duì)齊定位有關(guān)。焊盤(pán)的要求國(guó)際電子技術(shù)委員

4、會(huì)(IEC, International Eletrotechnical Commission)的61188標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識(shí)到對(duì)焊接圓角或焊盤(pán)凸起條件的不同目標(biāo)的需要。這個(gè)新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)兩個(gè)為開(kāi)發(fā)焊盤(pán)形狀提供信息的基本方法：1).基于工業(yè)元件規(guī)格、電路板制造和元件貼裝精度能力的準(zhǔn)確資料。這些焊盤(pán)形狀局限于一個(gè)特定的元件，有一個(gè)標(biāo)識(shí)焊盤(pán)形狀的編號(hào)。2).一些方程式可用來(lái)改變給定的信息，以達(dá)到一個(gè)更穩(wěn)健的焊接連接，這是用于一些特殊的情況，在這些情況中用于貼裝或安裝設(shè)備比在決定焊盤(pán)細(xì)節(jié)時(shí)所假設(shè)的精度有或多或少的差別。該標(biāo)準(zhǔn)為用于貼裝各種引腳或元件端子的焊盤(pán)定義了最大、中等和最小材料情況。除非另外標(biāo)明，這個(gè)

5、標(biāo)準(zhǔn)將所有三中“希望目標(biāo)”標(biāo)記為一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)。一級(jí)：最大 - 用于低密度產(chǎn)品應(yīng)用，“最大”焊盤(pán)條件用于波峰或流動(dòng)焊接無(wú)引腳的片狀元件和有引腳的翅形元件。為這些元件以及向內(nèi)的J型引腳元件配置的幾何形狀可以為手工焊接和回流焊接提供一個(gè)較寬的工藝窗口。二級(jí)：中等 - 具有中等水平元件密度的產(chǎn)品可以考慮采用這個(gè)“中等”的焊盤(pán)幾何形狀。與IPC-SM-782標(biāo)準(zhǔn)焊盤(pán)幾何形狀非常相似，為所有元件類(lèi)型配置的中等焊盤(pán)將為回流焊接工藝提供一個(gè)穩(wěn)健的焊接條件，并且應(yīng)該為無(wú)引腳元件和翅形引腳類(lèi)元件的波峰或流動(dòng)焊接提供適當(dāng)?shù)臈l件。三級(jí)：最小 - 具有高元件密度的產(chǎn)品(通常是便攜式產(chǎn)品應(yīng)用)可以考慮“最小”焊盤(pán)幾何

6、形狀。最小焊盤(pán)幾何形狀的選擇可能不適合于所有的產(chǎn)品。在采用最小的焊盤(pán)形狀之前，使用這應(yīng)該考慮產(chǎn)品的限制條件，基于表格中所示的條件進(jìn)行試驗(yàn)。在IPC-SM-782中所提供的以及在IEC61188中所配置的焊盤(pán)幾何形狀應(yīng)該接納元件公差和工藝變量。雖然在IPC標(biāo)準(zhǔn)中的焊盤(pán)已經(jīng)為使用者的多數(shù)裝配應(yīng)用提供一個(gè)穩(wěn)健的界面，但是一些公司已經(jīng)表示了對(duì)采用最小焊盤(pán)幾何形狀的需要，以用于便攜式電子產(chǎn)品和其它獨(dú)特的高密度應(yīng)用。國(guó)際焊盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)(IEC61188)了解到更高零件密度應(yīng)用的要求，并提供用于特殊產(chǎn)品類(lèi)型的焊盤(pán)幾何形狀的信息。這些信息的目的是要提供適當(dāng)?shù)谋砻尜N裝焊盤(pán)的尺寸、形狀和公差，以保證適當(dāng)焊接圓角的足夠區(qū)

7、域，也允許對(duì)這些焊接點(diǎn)的檢查、測(cè)試和返工。圖一和表一所描述的典型的三類(lèi)焊盤(pán)幾何形狀是為每一類(lèi)元件所提供的：最大焊盤(pán)(一級(jí))、中等焊盤(pán)(二級(jí))和最小焊盤(pán)(三級(jí))。圖一、兩個(gè)端子的、矩形電容與電阻元件的IEC標(biāo)準(zhǔn)可以不同以滿(mǎn)足特殊產(chǎn)品應(yīng)用表一、矩形或方形端的元件(陶瓷電容與電阻) (單位: mm)焊盤(pán)特征最大一級(jí)中等二級(jí)最小三級(jí)腳趾-焊盤(pán)突出0.60.40.2腳跟-焊盤(pán)突出0.00.00.0側(cè)面-焊盤(pán)突出0.10.00.0天井余量0.50.250.05圓整因素最近 0.5最近 0.05最近 0.05焊接點(diǎn)的腳趾、腳跟和側(cè)面圓角必須針對(duì)元件、電路板和貼裝精度偏差的公差(平方和)。如圖二所示，最小的焊

8、接點(diǎn)或焊盤(pán)突出是隨著公差變量而增加的(表二)。圖二、帶狀翅形引腳元件的IEC標(biāo)準(zhǔn)定義了三種可能的變量以滿(mǎn)足用戶(hù)的應(yīng)用表二、平帶L形與翅形引腳(大于0.625mm的間距) (單位: mm)焊盤(pán)特征最大一級(jí)中等二級(jí)最小三級(jí)腳趾-焊盤(pán)突出0.80.50.2腳跟-焊盤(pán)突出0.50.350.2側(cè)面-焊盤(pán)突出0.050.050.03天井余量0.50.250.05圓整因素最近 0.5最近 0.5最近 0.05如果這些焊盤(pán)的用戶(hù)希望對(duì)貼裝和焊接設(shè)備有一個(gè)更穩(wěn)健的工藝條件，那么分析中的個(gè)別元素可以改變到新的所希望的尺寸條件。這包括元件、板或貼裝精度的擴(kuò)散，以及最小的焊接點(diǎn)或焊盤(pán)突出的期望(表3，4，5和6)。表

9、三、J形引腳 (單位: mm)焊盤(pán)特征最大一級(jí)中等二級(jí)最小三級(jí)腳趾-焊盤(pán)突出0.20.20.2腳跟-焊盤(pán)突出0.80.60.4側(cè)面-焊盤(pán)突出0.10.050.0天井余量1.50.80.2圓整因素最近 0.5最近 0.5最近 0.05表四、圓柱形端子(MELF) (單位: mm)焊盤(pán)特征最大一級(jí)中等二級(jí)最小三級(jí)腳趾-焊盤(pán)突出1.00.40.2腳跟-焊盤(pán)突出0.20.10.0側(cè)面-焊盤(pán)突出0.20.10.0天井余量0.50.250.05圓整因素最近 0.5最近 0.5最近 0.05表五、只有底面的端子 (單位: mm)焊盤(pán)特征最大一級(jí)中等二級(jí)最小三級(jí)腳趾-焊盤(pán)突出0.20.10腳跟-焊盤(pán)突出0.2

10、0.10側(cè)面-焊盤(pán)突出0.20.10天井余量0.250.10.05圓整因素最近 0.5最近 0.05最近 0.05表六、內(nèi)向L形帶狀引腳 (單位: mm)焊盤(pán)特征最大一級(jí)中等二級(jí)最小三級(jí)腳趾-焊盤(pán)突出0.10.10.0腳跟-焊盤(pán)突出1.00.50.2側(cè)面-焊盤(pán)突出0.10.10.1天井余量0.50.250.05圓整因素最近 0.5最近 0.5最近 0.05用于焊盤(pán)的輪廓公差方法的方式與元件的類(lèi)似。所有焊盤(pán)公差都是要對(duì)每一個(gè)焊盤(pán)以最大尺寸提供一個(gè)預(yù)計(jì)的焊盤(pán)圖形。單向公差是要減小焊盤(pán)尺寸，因此得當(dāng)焊接點(diǎn)形成的較小區(qū)域。為了使開(kāi)孔的尺寸標(biāo)注系統(tǒng)容易，焊盤(pán)是跨過(guò)內(nèi)外極限標(biāo)注尺寸的。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，尺寸標(biāo)

11、注概念使用極限尺寸和幾何公差來(lái)描述焊盤(pán)允許的最大與最小尺寸。當(dāng)焊盤(pán)在其最大尺寸時(shí)，結(jié)果可能是最小可接受的焊盤(pán)之間的間隔；相反，當(dāng)焊盤(pán)在其最小尺寸時(shí)，結(jié)果可能是最小的可接受焊盤(pán)，需要達(dá)到可靠的焊接點(diǎn)。這些極限允許判斷焊盤(pán)通過(guò)/不通過(guò)的條件。假設(shè)焊盤(pán)幾何形狀是正確的，并且電路結(jié)構(gòu)的最終都滿(mǎn)足所有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，焊接缺陷應(yīng)該可以減少；盡管如此，焊接缺陷還可能由于材料與工藝變量而發(fā)生。為密間距(fine pitch)開(kāi)發(fā)焊盤(pán)的設(shè)計(jì)者必須建立一個(gè)可靠的焊接連接所要求的最小腳尖與腳跟，以及在元件封裝特征上允許最大與最小(或至少)的材料條件。BGA與CSPBGA封裝已經(jīng)發(fā)展到滿(mǎn)足現(xiàn)在的焊接安裝技術(shù)。塑料與陶瓷BG

12、A元件具有相對(duì)廣泛的接觸間距(1.50, 1.27和1.00mm)，而相對(duì)而言，芯片規(guī)模的BGA柵格間距為0.50, 0.60和0.80mm。BGA與密間距BGA元件兩者相對(duì)于密間距引腳框架封裝的IC都不容易損壞，并且BGA標(biāo)準(zhǔn)允許選擇性地減少接觸點(diǎn)，以滿(mǎn)足特殊的輸入/輸出(I/O)要求。當(dāng)為BGA元件建立接觸點(diǎn)布局和引線排列時(shí)，封裝開(kāi)發(fā)者必須考慮芯片設(shè)計(jì)以及芯片塊的尺寸和形狀。在技術(shù)引線排列時(shí)的另一個(gè)要面對(duì)的問(wèn)題是芯片的方向(芯片模塊的焊盤(pán)向上或向下)。芯片模塊“面朝上”的結(jié)構(gòu)通常是當(dāng)供應(yīng)商正在使用COB(chip-on-board)(內(nèi)插器)技術(shù)時(shí)才采用的。元件構(gòu)造，以及在其制造中使用的材

13、料結(jié)合，不在這個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與指引中定義。每一個(gè)制造商都將企圖將其特殊的結(jié)構(gòu)勝任用戶(hù)所定義的應(yīng)用。例如,消費(fèi)產(chǎn)品可能有一個(gè)相對(duì)良好的工作環(huán)境，而工業(yè)或汽車(chē)應(yīng)用的產(chǎn)品經(jīng)常必須運(yùn)行在更大的壓力條件下。取決于制造BGA所選擇材料的物理特性，可能要使用到倒裝芯片或引線接合技術(shù)。因?yàn)樾酒惭b結(jié)構(gòu)是剛性材料，芯片模塊安裝座一般以導(dǎo)體定中心，信號(hào)從芯片模塊焊盤(pán)走入接觸球的排列矩陣。在該文件中詳細(xì)敘述的柵格陣列封裝外形在JEDEC的95出版物中提供。方形BGA，JEDEC MS-028定義一種較小的矩形塑料BGA元件類(lèi)別，接觸點(diǎn)間隔為1.27mm。該矩陣元件的總的外形規(guī)格允許很大的靈活性，如引腳間隔、接觸點(diǎn)矩陣布

14、局與構(gòu)造。JEDEC MO-151定義各種塑料封裝的BGA。方形輪廓覆蓋的尺寸從7.0-50.0，三種接觸點(diǎn)間隔 - 1.50, 1.27和1.00mm。球接觸點(diǎn)可以單一的形式分布，行與列排列有雙數(shù)或單數(shù)。雖然排列必須保持對(duì)整個(gè)封裝外形的對(duì)稱(chēng)，但是各元件制造商允許在某區(qū)域內(nèi)減少接觸點(diǎn)的位置。芯片規(guī)模的BGA變量針對(duì)“密間距”和“真正芯片大小”的IC封裝，最近開(kāi)發(fā)的JEDEC BGA指引提出許多物理屬性，并為封裝供應(yīng)商提供“變量”形式的靈活性。JEDEC JC-11批準(zhǔn)的第一份對(duì)密間距元件類(lèi)別的文件是注冊(cè)外形MO-195，具有基本0.50mm間距接觸點(diǎn)排列的統(tǒng)一方形封裝系列。封裝尺寸范圍從4.0

15、-21.0mm，總的高度(定義為“薄的輪廓”)限制到從貼裝表面最大為1.20mm。下面的例子代表為將來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)考慮的一些其它變量。球間距與球尺寸將也會(huì)影響電路布線效率。許多公司已經(jīng)選擇對(duì)較低I/O數(shù)的CSP不采用0.50mm間距。較大的球間距可能減輕最終用戶(hù)對(duì)更復(fù)雜的印刷電路板(PCB)技術(shù)的需求。0.50mm的接觸點(diǎn)排列間隔是JEDEC推薦最小的。接觸點(diǎn)直徑規(guī)定為0.30mm，公差范圍為最小0.25、最大0.35mm。可是大多數(shù)采用0.50mm間距的BGA應(yīng)用將依靠電路的次表面布線。直徑上小至0.25mm的焊盤(pán)之間的間隔寬度只夠連接一根0.08mm(0.003)寬度的電路。將許多多余的電源和接

16、地觸點(diǎn)分布到矩陣的周?chē)?，這樣將提供對(duì)排列矩陣的有限滲透。這些較高I/O數(shù)的應(yīng)用更可能決定于多層、盲孔或封閉的焊盤(pán)上的電鍍旁路孔(via-on-pad)技術(shù)?？紤]封裝技術(shù)元件的環(huán)境與電氣性能可能是與封裝尺寸一樣重要的問(wèn)題。用于高密度、高I/O應(yīng)用的封裝技術(shù)首先必須滿(mǎn)足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。例如，那些使用剛性?xún)?nèi)插器(interposer)結(jié)構(gòu)的、由陶瓷或有機(jī)基板制造的不能緊密地配合硅芯片的外形。元件四周的引線接合座之間的互連必須流向內(nèi)面。BGA*封裝結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)際優(yōu)勢(shì)是它在硅芯片模塊外形內(nèi)提供所有電氣界面的能力。BGA使用一種高級(jí)的聚酰胺薄膜作為其基體結(jié)構(gòu)，并且使用半加成銅電鍍工藝來(lái)完成芯片上鋁接合座與聚酰胺

17、內(nèi)插器上球接觸座之間的互連。依順材料的獨(dú)特結(jié)合使元件能夠忍受極端惡劣的環(huán)境。這種封裝已經(jīng)由一些主要的IC制造商用來(lái)滿(mǎn)足具有廣泛運(yùn)作環(huán)境的應(yīng)用。超過(guò)20家主要的IC制造商和封裝服務(wù)提供商已經(jīng)采用了BGA封裝。定義為“面朝下”的封裝，元件外形密切配合芯片模塊的外形，芯片上的鋁接合焊盤(pán)放于朝向球接觸點(diǎn)和PCB表面的位置。這種結(jié)構(gòu)在工業(yè)中有最廣泛的認(rèn)同，因?yàn)槠浣⒌幕A(chǔ)結(jié)構(gòu)和無(wú)比的可靠性。BGA封裝的材料與引腳設(shè)計(jì)的獨(dú)特系統(tǒng)是在物理上順應(yīng)的，補(bǔ)償了硅芯片與PCB結(jié)構(gòu)的溫度膨脹系統(tǒng)的較大差別。安裝座計(jì)劃推薦給BGA元件的安裝座或焊盤(pán)的幾何形狀通常是圓形的，可以調(diào)節(jié)直徑來(lái)滿(mǎn)足接觸點(diǎn)間隔和尺寸的變化。焊盤(pán)直

18、徑應(yīng)該不大于封裝上接觸點(diǎn)或球的直徑，經(jīng)常比球接觸點(diǎn)規(guī)定的正常直徑小10%。在最后確定焊盤(pán)排列與幾何形狀之前，參考IPC-SM-782第14.0節(jié)或制造商的規(guī)格。有兩種方法用來(lái)定義安裝座：定義焊盤(pán)或銅，定義阻焊，如圖三所示。圖三、BGA的焊盤(pán)可以通過(guò)化學(xué)腐蝕的圖案來(lái)界定，無(wú)阻焊層或有阻焊層疊加在焊盤(pán)圓周上(阻焊層界定的)銅定義焊盤(pán)圖形 - 通過(guò)腐蝕的銅界定焊盤(pán)圖形。阻焊間隔應(yīng)該最小離腐蝕的銅焊盤(pán)0.075mm。對(duì)要求間隔小于所推薦值的應(yīng)用，咨詢(xún)印制板供應(yīng)商。阻焊定義焊盤(pán)圖形 - 如果使用阻焊界定的圖形，相應(yīng)地調(diào)整焊盤(pán)直徑，以保證阻焊的覆蓋。BGA元件上的焊盤(pán)間隔活間距是“基本的”，因此是不累積的

19、；可是，貼裝精度和PCB制造公差必須考慮。如前面所說(shuō)的，BGA的焊盤(pán)一般是圓形的、阻焊界定或腐蝕(阻焊脫離焊盤(pán))界定的。雖然較大間距的BGA將接納電路走線的焊盤(pán)之間的間隔，較高I/O的元件將依靠電鍍旁路孔來(lái)將電路走到次表面層。表七所示的焊盤(pán)幾何形狀推薦一個(gè)與名義標(biāo)準(zhǔn)接觸點(diǎn)或球的直徑相等或稍小的直徑。表七、BGA元件安裝的焊盤(pán)圖形接觸點(diǎn)間距標(biāo)準(zhǔn)球直徑焊盤(pán)直徑(基本的)最小名義最大最小 最大0.500.250.300.350.650.250.300.350.650.350.400.450.800.250.300.350.800.350.400.450.800.450.500.551.000.550

20、.600.651.270.700.750.801.500.700.750.80有些公司企圖為所有密間距的BGA應(yīng)用維持一個(gè)不變的接觸點(diǎn)直徑?？墒牵?yàn)橐恍?.65與0.80mm接觸點(diǎn)間距的元件制造商允許隨意的球與接觸點(diǎn)直徑的變化，設(shè)計(jì)者應(yīng)該在制定焊盤(pán)直徑之前參考專(zhuān)門(mén)的供應(yīng)商規(guī)格。較大的球與焊盤(pán)的直徑可能限制較高I/O元件的電路布線。一些BGA元件類(lèi)型的焊盤(pán)幾何形狀可能不允許寬度足夠容納不止一條或兩條電路的間隔。例如，0.50mm間距的BGA將不允許甚至一條大于0.002或0.003的電路。那些采用密間距BGA封裝變量的可能發(fā)現(xiàn)焊盤(pán)中的旁路孔(微型旁路孔)更加實(shí)際，特別如果元件密度高，必須減少電

21、路布線。裝配工藝效率所要求的特征為了采納對(duì)密間距表面貼裝元件(SMD)的模板的精確定位，要求一些視覺(jué)或攝像機(jī)幫助的對(duì)中方法。全局定位基準(zhǔn)點(diǎn)是用于準(zhǔn)確的錫膏印刷的模板定位和在精確的SMD貼裝中作為參考點(diǎn)。模板印刷機(jī)的攝相機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)將板對(duì)準(zhǔn)模板，達(dá)到準(zhǔn)確的錫膏轉(zhuǎn)移。對(duì)于那些使用模板到電路板的自動(dòng)視覺(jué)對(duì)中的系統(tǒng)，電路板的設(shè)計(jì)者必須在焊盤(pán)層的設(shè)計(jì)文件中提供至少兩個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)(圖四)。在組合板的每一個(gè)裝配單元內(nèi)也必須提供局部基準(zhǔn)點(diǎn)目標(biāo)，以幫助自動(dòng)元件貼裝。另外，對(duì)于每一個(gè)密間距QFP、TSOP和高I/O密間距BGA元件，通常提供一或兩個(gè)目標(biāo)。圖四、為了接納自動(dòng)化裝配，必須在電路板結(jié)構(gòu)的表面上提供基準(zhǔn)點(diǎn)在

22、所有位置推薦使用一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的尺寸。雖然形狀和尺寸可以對(duì)不同的應(yīng)用分別對(duì)待，但是大多數(shù)設(shè)備制造商都認(rèn)同1.0mm(0.040)直徑的實(shí)心點(diǎn)。該點(diǎn)必須沒(méi)有阻焊層，以保證攝相機(jī)可以快速識(shí)別。除了基準(zhǔn)點(diǎn)目標(biāo)外，電路板必須包含一些定位孔，用于二次裝配有關(guān)的操作。組合板應(yīng)該提供兩或三個(gè)定位孔，每個(gè)電路板報(bào)單元提供至少兩個(gè)定位孔。通常，裝配專(zhuān)家規(guī)定尺寸(0.65mm是常見(jiàn)的)，應(yīng)該指定無(wú)電鍍孔。至于在錫膏印刷模板夾具上提供的基準(zhǔn)點(diǎn)，一些系統(tǒng)檢測(cè)模板的定面，而另一些則檢測(cè)底面。模板上的全局基準(zhǔn)點(diǎn)只是半腐蝕在模板的表面，用黑樹(shù)脂顏料填充。指定表面最終涂層為元件的安裝選擇專(zhuān)門(mén)類(lèi)型的表面最終涂鍍方法可以提高裝配工藝

23、的效率，但是也可能影響PCB的制造成本。在銅箔上電鍍錫或錫/鉛合金作為抗腐蝕層是非常常見(jiàn)的制造方法。選擇性地去掉銅箔的減去法(化學(xué)腐蝕)繼續(xù)在PCB工業(yè)廣泛使用。因?yàn)殄a/鉛導(dǎo)線當(dāng)暴露在195C溫度以上時(shí)變成液體，所以大多數(shù)使用回流焊接技術(shù)的表面貼裝板都指定裸銅上的阻焊層(SMOBC, soldermask over bare copper)來(lái)保持阻焊材料下一個(gè)平坦均勻的表面。當(dāng)處理SMOBC板時(shí)，錫或錫/鉛是化學(xué)剝離的，只留下銅導(dǎo)體和沒(méi)有電鍍的元件安裝座。銅導(dǎo)體用環(huán)氧樹(shù)脂或聚合物阻焊層涂蓋，以防止對(duì)焊接有關(guān)工藝的暴露。雖然電路導(dǎo)線有阻焊層覆蓋，設(shè)計(jì)者還必須為那些不被阻焊層覆蓋的部分(元件安裝座

24、)指定表面涂層。下面的例子是廣泛使用在制造工業(yè)的合金電鍍典型方法。通常要求預(yù)處理安裝座的應(yīng)用是超密間距QFP元件。例如，TAB(table automated bond)元件可能具有小于0.25mm的引腳間距。通過(guò)在這些座上提供700-800的錫/鉛合金，裝配專(zhuān)家可以上少量的助焊劑、貼裝零件和使用加熱棒、熱風(fēng)、激光或軟束線光源來(lái)回流焊接該元件。在特殊的安裝座上選擇性地電鍍或保留錫/鉛合金將適用于超密間距TAB封裝的回流焊接。使用熱風(fēng)均勻法，錫/鉛在上阻焊層之后涂鍍?cè)陔娐钒迳?。該工藝是，電鍍的板?jīng)過(guò)清洗、上助焊劑和浸入熔化的焊錫中，當(dāng)合金還是液體狀態(tài)的時(shí)候，多余的材料被吹離表面，留下合金覆蓋的表

25、面。熱風(fēng)焊錫均勻(HASL, hot air solder leveling)電鍍工藝廣泛使用，一般適合于回流焊接裝配工藝；可是，焊錫量與平整度的不一致可能不適合于使用密間距元件的電路板。密間距的SQFP、TSOP和BGA元件要求非常均勻和平整的表面涂層。作為控制在密間距元件的安裝座上均勻錫膏量的方法，表面必須盡可能地平整。為了保證平整度，許多公司在銅箔上使用鎳合金，接著一層很薄的金合金涂層，來(lái)去掉氧化物。在阻焊涂層工藝之后，在暴露的裸銅上使用無(wú)電鍍鎳/金。用這個(gè)工藝，制造商通常將使用錫/鉛電鍍圖案作為抗腐蝕層，在腐蝕之后剝離錫/鉛合金，但是不是對(duì)暴露的安裝座和孔施用焊錫合金，而是電路板浸鍍鎳

26、/金合金。m(至少1.3m。有關(guān)金的合金與焊接工藝的一句話忠告：如果金涂層厚度超過(guò)0.8m(3)，那么金對(duì)錫/鉛比率可能引起最終焊接點(diǎn)的脆弱。脆弱將造成溫度循環(huán)中的過(guò)分開(kāi)裂或裝配后的板可能暴露到的其它物理應(yīng)力。合金電鍍替代方案在上阻焊層之后給板增加焊錫合金是有成本代價(jià)的，并且給基板遭受極大的應(yīng)力條件。例如用錫/鉛涂層，板插入熔化的焊錫中，然后抽出和用強(qiáng)風(fēng)將多余的錫/鉛材料去掉。溫度沖擊可能導(dǎo)致基板結(jié)構(gòu)的脫層、損壞電鍍孔和可能影響長(zhǎng)期可靠性的缺陷。 Ni/Au涂鍍，雖然應(yīng)力較小，但不是所有電路板制造商都有的一種技術(shù)。作為對(duì)電鍍的另一種選擇，許多公司已經(jīng)找到成功的、有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的和平整的安裝表面的方

27、法，這就是有機(jī)保護(hù)層或在裸銅上與上助焊劑涂層。作為阻止裸銅安裝座和旁通孔/測(cè)試焊盤(pán)上氧化增長(zhǎng)的一個(gè)方法，將一種特殊的保護(hù)劑或阻化劑涂層應(yīng)用到板上。諸如苯并三唑(Benzotriazole)和咪唑(Imidazole)這些有機(jī)/氮涂層材料被用來(lái)取代上面所描述的合金表面涂層，可從幾個(gè)渠道購(gòu)買(mǎi)到，不同的商標(biāo)名稱(chēng)。在北美洲，廣泛使用的一種產(chǎn)品是ENTEK PLUS CU-106A。這種涂層適合于大多數(shù)有機(jī)助焊焊接材料，在對(duì)裝配工藝中經(jīng)常遇到的三、四次高溫暴露之后仍有保護(hù)特征。多次暴露的能力是重要的。當(dāng)SMD要焊接到裝配的主面和第二面的時(shí)候，會(huì)發(fā)生兩次對(duì)回流焊接溫度的暴露。混合技術(shù)典型的多次裝配步驟也可

28、能包括對(duì)波峰焊接或其它焊接工藝的暴露。一般成本考慮與PCB電鍍或涂鍍有關(guān)的成本不總是詳細(xì)界定的。一些供應(yīng)商感覺(jué)方法之間的成本差別占總的單位成本中的很小部分，所以界不界定是不重要的。其他的可能對(duì)不是其能力之內(nèi)的成本有一個(gè)額外的費(fèi)用，因?yàn)榘灞仨毸统鋈プ詈蠹庸?。例如，在加州的一家公司將板發(fā)送給在德州的一家公司進(jìn)行Ni/Au電鍍。這個(gè)額外處理的費(fèi)用可能沒(méi)有清晰地界定為對(duì)客戶(hù)的一個(gè)額外開(kāi)支；可是，總的板成本受到影響。每一個(gè)電鍍和涂鍍工藝都有其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)者與制造工程師必須通過(guò)試驗(yàn)或工藝效率評(píng)估仔細(xì)地權(quán)衡每一個(gè)因素。在指定PCB制造是必須考慮的問(wèn)題都有經(jīng)濟(jì)以及工藝上的平衡。對(duì)于細(xì)導(dǎo)線、高元件密度或密間

29、距技術(shù)與BGA，平整的外形是必須的。焊盤(pán)表面涂層可以是電鍍的或涂敷的，但必須考慮裝配工藝與經(jīng)濟(jì)性。在所有涂敷和電鍍的選擇中，Ni/Au是最萬(wàn)能的(只要金的厚度低于5)。電鍍工藝比保護(hù)性涂層好的優(yōu)勢(shì)是貨架壽命、永久性地覆蓋在那些不暴露到焊接工藝的旁路孔或其它電路特征的銅上面、和抗污染。雖然表面涂層特性之間的平衡將影響最終選擇，但是可行性與總的PCB成本最可能決定最后的選擇。在北美，HASL工藝傳統(tǒng)上主宰PCB工業(yè)，但是表面的均勻性難于控制。對(duì)于密間距元件的焊接，一個(gè)受控的裝配工藝取決于一個(gè)平整均勻的安裝座。密間距元件包括TSOP、SQFP和BGA元件族。如果密間距元件在裝配中不使用，使用HASL工藝是可行的選擇。阻焊層(soldermask)要求阻焊層在控制回流焊接工藝期間的焊接缺陷中的角色是重要的，PCB設(shè)計(jì)者應(yīng)該盡量減小焊盤(pán)特征周?chē)拈g隔或空氣間隙。雖然許多工藝工程師寧可阻焊層分開(kāi)板上所有焊盤(pán)特征，但是密間距元件的引腳間隔與焊盤(pán)尺寸將要求特殊的考慮。雖然在四邊的