【正文】 無鉛焊錫。C(750176。裸片級的(特別是倒裝芯片)錫球的基本合金含有高溫、高鉛含量，比如Sn5/Pb95或Sn10/Pb90。例如，載體CSP/BGA板層底面的錫球可以是高溫、高鉛或共晶、臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀材料。在某些情況，使用了錫/銀共晶和含有鉍(Bi)或銦(In)的低溫焊錫成分。焊錫材料的固有特性可從三個方面考慮：物理、冶金和機(jī)械。對給定的化學(xué)成分，液相線與固相線之間的范圍叫做塑性或粘滯階段。因此，希望合金具有比所希望的最高使用溫度至少高兩倍的液相線。 焊錫連接的導(dǎo)電性(electrical conductivity)描述了它們的電氣信號的傳送性能。電子導(dǎo)電性是指金屬的，離子導(dǎo)電性是指氧化物和非金屬的。電阻 — 與導(dǎo)電性相反 — 隨著溫度的上升而增加。焊錫的電阻也可能受塑性變形的程度的影響(增加)。(可是，對絕緣體，聲子的活動占主要。 自從表面貼裝技術(shù)的開始，溫度膨脹系數(shù)(CTE, coefficient of thermal expansion)問題是經(jīng)常討論到的，它發(fā)生在SMT連接材料特性的溫度膨脹系數(shù)(CTE)通常相差較大的時候。它們各自的溫度膨脹系數(shù)(CTE)為， 106/176。 106/176。 106/176。 106/176。在溫度的波動和電源的開關(guān)下，這些CTE的差別增加焊接點內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變，縮短使用壽命，導(dǎo)致早期失效。當(dāng)材料具有類似的晶格結(jié)構(gòu)，它們的CTE與熔點是相反的聯(lián)系。由于在表面的斷裂的結(jié)合，作用在表面分子之間的吸引力相對強(qiáng)度比焊錫內(nèi)部的分子力要弱。對熔濕焊盤的已熔化的焊錫來說，焊盤的表面必須具有比熔化的焊錫表面更高的能量。 冶金特性在焊錫連接使用期間暴露的環(huán)境條件下，通常發(fā)生的冶金現(xiàn)象包括七個不同的改變。當(dāng)焊錫受到外力，如機(jī)械或溫度應(yīng)力時，它會發(fā)生不可逆變的塑性變形。連續(xù)的或周期性的塑性變形最終導(dǎo)致焊點斷裂。 回復(fù)過程(recovery process)是應(yīng)變硬化的相反的現(xiàn)象，是軟化的現(xiàn)象，即，焊錫傾向于釋放儲存的應(yīng)變能量。對焊接點失效敏感的物理特性傾向于恢復(fù)到其初始的值。 再結(jié)晶(recrystallization)是經(jīng)常在使用期間觀察到的焊接點內(nèi)的另一個現(xiàn)象。在再結(jié)晶期間，也形成一套新的基本無應(yīng)變的晶體結(jié)構(gòu)，明顯包括晶核形成和生長過程。 溶液硬化(solutionhardening)，或固體溶液合金化過程，造成應(yīng)力增加。如圖一所示。 焊錫的超塑性(superplasticity)出現(xiàn)在低應(yīng)力、高溫和低應(yīng)變率相結(jié)合的條件下。 　　雖然應(yīng)力可通過張力、壓力或剪切力產(chǎn)生，大多數(shù)合金的剪切力比張力或壓力要弱。 　　懦變是當(dāng)溫度和應(yīng)力(負(fù)荷)都保持常數(shù)時的一種全面塑性變形。可是，懦變只是在“活躍”溫度才變得重要。在循環(huán)負(fù)荷下合金所能忍受的應(yīng)力比靜態(tài)負(fù)荷下小得多。通常疲勞斷裂開始于幾個微小的裂紋，在重復(fù)應(yīng)力作用下增長，造成焊接點截面的承載能力下降。溫度機(jī)械疲勞是用來介定焊錫特性的另一個測試模式。每個方法都有其獨特的特性和優(yōu)點，兩者都影響焊錫上的應(yīng)變循環(huán)。還有，焊接點表現(xiàn)的特性是有別于散裝的焊錫材料。主要地，這是由于電路板層表面對焊錫量的高比率，在固化期間造成大量異相晶核座，以及當(dāng)焊錫點形成時元素或冶金成分的濃度變化。隨著焊錫點厚度的減少，這種界面衰歇將更明顯。 　　元件與板的設(shè)計也會對焊錫點特性有重要影響。 對每一種元件包裝類型，觀察和介定各自的焊接點失效模式。 　　另一個重要因素是系統(tǒng)溫度管理。運行期間產(chǎn)生的熱量必須有效地從芯片帶出到包裝表面，然后到室溫。元件的包裝與電路板的設(shè)計都會影響到散熱過程的效率。FH4zO1Hy`) 　　當(dāng)焊錫點通過一個品質(zhì)過程適當(dāng)?shù)匦纬珊?，與其使用壽命相聯(lián)系的是懦變/疲勞的交互作用、金屬化合的發(fā)展和微結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。更高功率的芯片和現(xiàn)在設(shè)計不斷增加密度的電路更加要求焊點的更好的溫度疲勞強(qiáng)度。雖然還沒有立法的影響，開發(fā)無鉛焊錫的另一個、可能更重要的目標(biāo)是把焊錫提高到一個新的性能水平。這個退化經(jīng)常與焊點界面的金相粗糙有關(guān)，如圖二所示，而它又與鉛(Pb)或富鉛(Pbrich)金相更密切。實際上應(yīng)該設(shè)計無鉛合金以防止金相粗糙，因而提供更高的疲勞阻抗，因為有適當(dāng)?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)進(jìn)化。 　　已介紹各種無鉛成分。只有那些結(jié)合所希望的物理和機(jī)械特性與滿足制造要求的能力的無鉛焊錫才被認(rèn)做可利用的材料。關(guān)鍵詞：SMT 元器件 封裝 選取 一、概述　　表面安裝元器件的選擇和設(shè)計是產(chǎn)品總體設(shè)計的關(guān)鍵一環(huán)，設(shè)計者在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和詳細(xì)電路設(shè)計階段確定元器件的電氣性能和功能，在SMT設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)設(shè)備及工藝的具體情況和總體設(shè)計要求確定表面組裝元器件的封裝形式和結(jié)構(gòu)?！　”砻姘惭b元器件在功能上和插裝元器件沒有差別，其不同之處在于元器件的封裝。這些因素在產(chǎn)品設(shè)計中必須全盤考慮。 二、表面安裝元器件的選取　　表面安裝元器件分為有源和無源兩大類。下面以此分類闡述元器件的選取。園柱形無源器件稱為“MELF”，采用再流焊時易發(fā)生滾動，需采用特殊焊盤設(shè)計，一般應(yīng)避免使用。為了獲得良好的可焊性，必須選擇鎳底阻擋層的電鍍。在選取時應(yīng)避免選擇過小尺寸：，也要避免選擇過大尺寸：（CTE）失配片式元件要求能在260℃溫度下承受510S的焊接時間。額定功率為1/11/1/4瓦，電阻值從1歐到1兆歐的電阻器具有各種尺寸規(guī)格，按外形尺寸分為0805（0。一般來說1/11/8和1/4瓦的電阻器相應(yīng)于0801206及1210?！　。?）陶瓷電容器　　陶瓷電容器有三種不同的介質(zhì)類型：COG或NPO、X7R和Z5U。COG或NPO用于在很寬的溫度、電壓和頻率范圍內(nèi)有高穩(wěn)定性的電路；X7R和Z5U介質(zhì)電容器的溫度和電壓特性較差，主要應(yīng)用于旁路和去耦場合。在焊接時電極和端接頭的CTE高，受熱比陶瓷快以致失配產(chǎn)生裂紋。Z5U陶瓷電容器比X7R電容器更容易開裂，選取時應(yīng)盡量采用X7R電容器?！　。?）電阻網(wǎng)絡(luò)　　表面安裝電阻器網(wǎng)絡(luò)采用“SO”封裝，管腳為歐翼形。　　現(xiàn)有最常用外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)如下：150MIL寬外殼（SO）有116引腳；220MIL寬外殼（SOMC）有116引腳；300MIL寬外殼（SOL）有11228引腳。目前，該元件缺少標(biāo)準(zhǔn)化，一般使用字母標(biāo)記。它有兩種主要的結(jié)構(gòu)形式：一種是非壓膜式，一端焊接短片觸頭；另一種是塑膜式，引腳觸頭向下卷?！　∮性雌骷　”砻姘惭b芯片載體有兩大類：陶瓷和塑料。缺點是因為無引腳吸收焊膏溶化時所產(chǎn)生的應(yīng)力，封裝和基板之間CTE失配可導(dǎo)致焊接時焊點開裂?！　∷芰戏庋b目前被廣泛應(yīng)用于軍、民品生產(chǎn)上，具有良好的性價比?！　榱擞行Эs小PCB面積，在器件功能和性能相同的情況下首選引腳數(shù)20以下的SOIC，引腳數(shù)2084之間的PLCC，引腳數(shù)大于84的PQFP。y[SRR`xcx 　　。由于目前采用的基板多為FR4，CTE失配的情況比較嚴(yán)重，應(yīng)盡量避免選用。 　　其常用的封裝形式為三引腳的SOT2SOT89，四引腳的SOT143，一般用于二、三極管。按斷面高低分為低位、中位、高位三種?！　OT89一般用于功率較大的器件?！　?　　采用歐翼形封裝?！　OIC封裝主要有兩種不同的外殼寬度：150MIL和300MIL，主要有11228個引腳數(shù)?！　?　　采用歐翼形封裝。管腳 、引腳數(shù)有84304條。選取時應(yīng)盡量采用帶角緩沖墊封裝的器件（四角有四個比引腳長約2MIL的墊子），以便在安裝、返修、測試過程中保護(hù)引腳。具有可塑性，能吸收焊點的應(yīng)力從而避免焊點開裂，形成良好的焊點?！　LCC按外形分矩形和方形兩種?！　⌒⊥庑蜫封裝是SOIC和PLCC的混合形式，結(jié)合了PLCC引線強(qiáng)度大、共面性好和SOIC空間存線率高的優(yōu)點。目前采用的主要兩種形狀為：歐翼形和J形，形成的焊點分別見圖1和圖2. 　　　　　　圖2 　J型引腳焊點示意圖 引腳形狀\性能 歐翼形 J形 封堅固性 一般 好 對各種焊接方法的適應(yīng)能力 較強(qiáng) 有局限性 焊接后清洗的方便性 一般 較好 焊接后檢驗的方便性 一般 一般 覆蓋面積率 一般 較好 　 　　　　　表1歐翼形和J形引腳分析比較　 　由表1可看出兩種封裝形式各有段、缺點，但具體選擇應(yīng)根據(jù)SMT設(shè)備的具體情況加以選擇。 　四、結(jié)論表面安裝元器件的選取合理與否直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，在其電氣性能確定后，還應(yīng)根據(jù)具體設(shè)備從元器件材料、封裝形式、可承受焊接溫度、可焊性等各個方面加以綜合考慮，只有這樣，產(chǎn)品設(shè)計者設(shè)計出的電路才具有良好的可制造性和可靠性。連接件(Interconnect)：提供機(jī)械與電氣連接/斷開，由連接插頭和插座組成，將電纜、支架、機(jī)箱或其它PCB與PCB連接起來；可是與板的實際連接必須是通過表面貼裝型接觸。 無源電子元件(Inactive)：當(dāng)施以電信號時不改變本身特性，即提供簡單的、可重復(fù)的反應(yīng)。因此必須用手工貼裝，其外殼(與其基本功能成對比)形狀是不標(biāo)準(zhǔn)的，例如：許多變壓器、混合電路結(jié)構(gòu)、風(fēng)扇、機(jī)械開關(guān)塊，