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元器件工艺技术要求 元器件工艺技术要求.doc

1、目的和适用范围
目的
元器件的工艺性要求对于生产加工和产品质量非常重要,是必不可少的一项性能指标,为了使所用元器件符合焊接、加工制造质量要求,要求所选用的元器件满足产品生产工艺的一致性,对SMT元器件供应商所供的产品工艺性作出统一规范,以此加强对供应商的监控、督促力度,提高产品的质量及直通率。
本要求规定了表面贴装元器件和插装元器件的工艺技术要求,以保证所选用的元器件具有良好的工艺性。
适用范围
本技术要求适用于步步高视听电子有限公司所有元器件,是对元器件工艺技术的通用要求,只有满足要求的元器件才能被选用、生产。
本要求将随工艺水平的提高而更新。
职责
采购部门、质量部门、工程部门根据本技术要求对公司选用的元器件及其供应商进行监督和管控,确保被选用及生产的元器件是满足工艺技术要求的。

2、引用和参考的相关标准
EIA/IS-47《Contact Terminations Finish for Surface Mount Device》
J-STD-001B《Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies》
IEC68-2-69《Solderability testing of electronic conponents for surface mounting technology by the wetting balance methods》
EIA-481-A《表面安装器件卷带盘式包装》
IEC286《表面安装器件卷带盘式包装》
IPC-SM-786A《Procedures for Characterizing and Handling of Moisture/Reflow Sensitive Plastic ICs》
J-STD-020《Moisture/Reflow Sensitivity Classification of Plastic Surface Mount Devices》
IPC-SC-60A《Post Solder Solvent Cleaning Handbook》
IPC-AC-62A《Post Solder Aqueous Cleaning Handbook》
IPC-CH-65《Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies 》
IPC-7711《Rework of Electronic Assemblies(Replaces IPC-R-700)》
IPC-7721《Repair and Modification of Printed Boards and Electronic Assemblies(Replaces IPC-R-700) 》
IPC-SM-780《Guidelines for Component Packaging and Interconnection with Emphasis on Surface Mounting》
J-STD-004《Requirememt for Soldering Flux》
J-STD-002《Solderability tests for component leads,terminations,lugs,terminals and wires》

3、术语
1)焊端 termination:无引线表面组装元器件的金属化电极。
2)片状元件 chip component:任何有两个焊端的无引线表面组装无源器件的通称。例如电阻器、电容器、电感器等。
3)密耳 mil:英制长度计量单位,1mil = 0.001inch(英寸)=0.0254 mm(毫米),如无特殊说明,本规范中所用的英制与国标单位的换算均为 1mil=0.0254mm。
4)印制电路板 PCB:printed circuit board:完成印制线路或印制电路工艺加工的板子的通称。包括刚性及挠性的单面板、双面板和多层板。
5)焊盘图形简称焊盘 land pattern/pad:位于印制电路板的元件安装面,作为相对应的表面组装元件互连用的导体图形。
6)封装 print package : 在印制电路板上按元器件实际尺寸(投影)和引脚规格等做出的,由多个焊盘和表面丝印组成的元器件组装图形。
7)通孔 through hole :用于连接印制电路板面层与底层的电镀通路,于插装元件之用。
8)波峰焊 wave soldering :预先装有元器件的印制电路板沿着一个方向,通过一种稳定的、连续不断的熔融的焊料波峰进行焊接。
9)回流焊:回流焊又称"再流焊"(Reflow Machine),它是通过提供一种加热环境,使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的焊接工艺。目前比较流行和实用的大多是远红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。
10)引线间距 lead pitch :指元器件结构中相邻引线中心的距离。
11)细间距 fine pitch :指表面组装封装组件的引线中心间距≤0.50mm。
12)塑封有引线芯片载体 PLCC: plastic leaded chip carrier :四边具有J形短引线,采用塑料封装的芯片载体,外形有正方形和矩形两种形式,典型引线中心间距为1.27 mm 。
13)小形集成电路 SOIC:small outline integrated circuit :两侧有翼形短引线的集成电路。一般有宽体和窄体封装形式。
14)四边扁平封装器件 QFP: quad flat pack :四边具有翼形短引线的塑料薄形封装的表面组装集成电路。
15)球栅阵列封装器件 BGA:ball grid array :器件的引线呈球形栏栅状排列于封装底面的集成电路器件。
16)导通孔 PTH: plated through hole :用于连接印制电路板面层与底层或内层的电镀通路。
17)小外形晶体管 SOT: small outline transistor :采用小外形封装结构的表面组装晶体管。
18)弯月面:是指元器件引线与灌封或模塑材料封装体之间所形成的弯月形涂层。封装材料包括有陶瓷、环氧材料或其他合成化合物以及模塑器件的覆盖材料。
19)在JEDEC标准出版物中涉及的封装标识主要有下面6个部分组成:
外形(Shape): 封装的机械轮廓;
材料(Material): 构成封装主体的主要材料;
封装类型(Package): 封装外形类型;
安置方式(Position): 封装端口、引线的位置描述;
引脚形式(Form) : 端口、引出线形式;
引脚数量(Count): 端口、引出线数量(如:14P,20,48等)。

4、元器件管脚表面涂覆层要求
4.1. 本项对表面贴装与插装元器件的要求相同。
4.2 有引线的SMD和集成电路器件,引脚线金属材料(基材)的优选:铜、铜合金、可伐合金、42合金材料。

基材金属材料 金属具体材料名称描述 金属具体材料型号描述
铜合金 磷铜 C5120
磷铜 C5191
黄铜 C2680
/ /
可伐合金 / /
42合金材料 / /

4.3 基材表面涂层的优选:
有铅引脚镀层优选:锡铅合金表面涂层(6337、6040)、雾锡表面涂层(Matte-Sn)和镀金涂层(Ni/Au、Ni/Pd/Au)。无铅引脚镀层优选:雾锡表面涂层(Matte-Sn)和镀金涂层(Ni/Au、Ni/Pd/Au)、SnAgCu,注意:
1)涂层不得含金属铋。
2)引脚表面涂层为银的元器件禁止选用。在必须选用的情况下,应要求供应商改变引脚表面处理方法,可以改为锡铅合金或纯锡。
3)亮锡不允许使用。
4.4 表面合金涂镀厚度的要求:

基体材料 第一次涂镀表面涂层 第二次涂镀表面涂层
材质组成 材质组成 涂层厚度 材质组成
磷铜 锡铜(SnCu) ≥4um / /
磷铜 雾锡(Matte-Sn) ≥4um / /
电镀铜 ≥3um ≥3um
≥4um
≥3um ≥0.05um
可伐合金 ≥3um ≥3um
≥4um / /
≥3um ≥0.05um
42合金材料 ≥3um ≥3um
≥4um / /
≥3um ≥0.05um

备注:
1.对于片式电阻器和陶瓷电容器,由于通常采用贵金属电极以接触元器件起作用的部分,为防止焊接时贵金属扩散,在电极和焊接表面之间采用阻挡层加以保护,阻挡层通常选用镍,有时也用铜。
2.元器件引脚金属成分和可焊镀层金属成分要与公司使用或外协厂使用的助焊剂类型相匹配。
3.金的纯度:达到99.99%的纯金以上。
4.5 表面合金涂镀均匀性的相关要求:表面涂覆层全部覆盖焊端(焊端切面除外)。
4.6 涂层制作工艺:
主要有浸渍和电镀两种方法,两种方法都是可选的,有些电镀涂层在电镀后还要进行回流(或叫熔合),目的是把电镀形成的锡铅颗粒熔成焊料合金,提供一层致密的涂层,并消除孔隙。
4.7对于无铅产品上使用的无铅器件,供应商需指明拆分原则,且需提供每个拆分部分的检测报告,若有豁免部分,需指出豁免理由。

5、表面贴装器件封装及标识
5.1 器件规格书中应说明基体材料,以便全面地了解器件的工艺性。
5.2 元器件基体材料的CTE(热膨胀系数)不应与所用PCB基材的CTE相差太大。通常选用的FR-4板材XY向的CTE是12~15PPM/℃。
5.3 器件资料中应说明引线及引线框架材料,以便全面地了解器件的工艺性。用于制作引线框架和相关零件的金属材料主要有(不限于)可伐合金、铁镍合金、铜、铜铁合金等。
5.4 器件资料中应说明外引线涂层及涂层制作工艺。
5.5 元器件的封装尺寸:封装遵循的标准不同,元器件的封装尺寸可能会有所不同,常用的关于封装的几个世界标准机构有EIA、JEDEC、IPC、MIL-STD(美国),IECQ(欧洲),EIAJ(日本),供应商需提供元器件封装尺寸所遵循的标准,其中EIAJ多采用公制尺寸封装,其余标准多采用英制尺寸封装,选择按EIAJ标准封装的器件需要注意正确选取相应的焊盘库。
5.6 元器件的封装应有极性标识

6、表面贴装器件的共面度要求
6.1 共面度定义:以零件的三个最低的引脚形成的平面为基准面,其余的引脚与之比较而得到的最大偏差。
6.2 表贴器件共面度要求小于0.10mm。
6.3 引脚间距(Pitch)小于1.0mm的uBGA/CSP,共面度要求小于0.10mm,其余BGA共面度要求小于0.15mm。
6.4 引脚间距(Pitch)小于0.5mm的表贴接插件,共面度要求小于0.05mm,其余表贴接插件共面度要求小于0.12mm。
6.5 LCCC、QFN、BCC封装的底面及焊端的共面度要求小于0.10mm。

7 、表面贴装器件的焊端要求
7.1 贴片电阻

8、外型尺寸及重量要求
8.1 表面贴装和插装元器件资料中要有完整准确的器件外型尺寸,所选器件的外型尺寸必须在我司设备加工能力范围之中。
8.2 重量一般需小于35g,大于35g需特别指出。
引脚间距在0.4mm(含0.4mm)以下器件禁选。
0.8mm引脚中心距的uBGA/CSP可以选用,但是需要注意印制板的加工能力。
引脚间距小于0.8mm(不包含0.8mm)的uBGA器件不允许选用。
0.8mm Pitch以下的(不含0.8mm)的表面贴装接插件禁止选用。
封装尺寸在0402以下(不含0402)的片式器件禁止选用,0402封装器件为非优选,只能用于0.8mm BGA电源滤波处。
相关尺寸
需要提供推荐的PCB焊盘设计尺寸,插装元件需要提供推荐的引脚成型尺寸或者安装方式说明。
封装一致性要求
如果新器件需要与已有的器件共用一个项目编码,新器件的安装尺寸必须与原有的器件安装尺寸(如:表贴元器件的焊盘设计)完全一致,其他参数如尺寸、形状、高度、重量等需要与工艺人员共同确认。
器件包装及存储期限的要求
引线含银器件包装需采用抽真空包装。元器件运输、存储时的环境条件会对可焊性造成影响,要求如表4,表面贴装与插装元器件的要求相同。

相对湿度 15-70%
温度 -5℃--40℃
二氧化硫平均含量 0.3mg/m3
硫化氢平均含量 0.1mg/m3

卷带(Tape/reel)包装元器件中心距分别是:4mm的整数倍。
托盘包装的最大尺寸:320*160mm。
表面贴装的元器件优先选用卷带(Tape/reel)包装。考虑到贴片效率,尽量不选用管状包装。
SOP、SOJ、PLCC集成电路、PLCC插座、LCCC和异形元件等,优选盘状塑料编带包装,次选托盘包装,禁止管装和散装。盘状塑料编带和托盘包装须能够承受125℃的高温,否则应指出且进行特殊处理。
引线较多较大器件,如QFP窄间距、SOP、PLCC、BGA集成电路等优选托盘包装,次选盘状塑料编带包装,托盘和盘状塑料编带都必须能够承受125℃的高温。
卷带前部无元器件部分长度至少为450mm,尾部无元器件部分长度至少为40mm,方便贴片机装料。
(需要在贴片前加载软件的器件),采用托盘或管式包装。(禁选需在贴片前加载软件的贴片器件,PLCC除外)。
托盘尺寸必须满足现有设备处理能力要求,最大的托盘尺寸:300mm×200mm。
盘装零件料盘应有一切角,用以辨别装料方向。
插件元器件优先选用卷带包装,尽量不要选用散装。
潮湿敏感器件的包装(卷带、托盘或管式)需要满足烘干要求:125℃,48小时或 90℃、RH≤5%条件下烘烤10天或40℃、RH≤5%条件下烘烤67天以上。
对于有ESD、MSD有要求的,要求在包装体外标注专用的ESD、MSD标识。
对于无铅元器件,要求在包装体外标注专用无铅的标识。
加工过程要求
元器件的组装方式必须是回流焊、波峰焊或是其中一种。如果是其他方式(如手工焊接),焊接工具、焊接温度、焊接时间、极限温度等工艺参数需要确认是否符合公司工艺能力要求。
元器件允许的焊接温度参数与我司现有的加工工艺要求一致。
5.1.1.1 回流焊最高温度:260℃+/-5 ℃,时间:10S。
5.1.1.2 表面贴装元器件过波峰焊最高温度270 ℃+/-5 ℃,时间:10S。
5.1.1.3 插装元器件过波峰焊最高温度:270 ℃+/-5 ℃,时间:5秒。
5.1.1.4 回流焊预热温度:170℃-190℃。时间:60-90秒。
5.1.1.5 波峰焊预热温度: 140℃-160℃。时间:60-90秒。
5.1.1.6 回流焊升温与降温速率6℃/秒。
满足公司老化温度要求:40℃,时间:24小时。
满足烘干温度要求:125℃,48小时。
特殊封装的器件(如LCCC)需要指明对焊膏印刷的厚度要求。
如果选用穿孔回流焊工艺,插装元器件需要满足回流焊温度要求。
如果对焊料有特殊要求,需要指出推荐使用的焊料种类。
清洗要求
需要说明器件是否能够清洗。特别需对是否能进行超声清洗进行说明。
如果可以清洗,须指明可以使用的清洗方法,对清洗剂和清洗工艺的要求。
需要说明清洗后是否需要烘干和对烘干工艺的要求。
清洗剂与封装体上的丝印在化学性能上兼容。
电子装联中常用的清洗方法有:喷淋,浸洗,超声波清洗,手工清洗等。
返修要求
器件资料需包含器件能承受的最高焊接温度,能承受的返修次数,供应商需提供说明。
工作温度
元器件在在制成产品后,器件正常工作温度要求达到:(工业级:-40~85℃)。
可焊性要求
可焊性试验有很多种方法,各种试验的目的和优缺点有所不同。如果供应商或器件资料上不能很好地说明可焊性测试过程和结果及依照的标准,可以认为该供应商不能很好地保证可焊性,或者考虑按照公司现有的规范对其样品进行可焊性测试。
表面安装元器件的焊端经过下面的检验后,焊端表面超过95%的面积被焊料覆盖,且无针孔。
检验条件:
首先表面安装元器件的焊端经过8小时蒸汽老化,将25%的水白松香和75%的异丙醇组成的R型焊剂涂抹在表面安装元器件的焊端上,再将焊端浸入235℃±5℃熔融的Sn63Pb37焊料中5秒钟,取出元器件,用10×显微镜观察焊端覆盖焊料的情况。
有铅BGA焊球优选Sn63Pb37合金、Sn62Pb36Ag2,也可选择高铅(铅含量≥85%)的SnPb合金。
无铅BGA焊球选择SnAgCu合金。
耐焊接热
表面安装元器件耐焊接热要达到270℃锡槽内,持续时间在10秒内,取出恢复室温,进行3次试验,其性能不降低,无表面损伤。
经历10次回流焊接,在温度为235℃持续时间90秒,表面安装元器件性能不降低,无表面损伤。
升温速率小于6℃/秒,降温速率小于6℃/秒时,表面安装元器件性能不降低,无表面损伤。
潮湿敏感器件要求
器件资料中要明确指出器件的潮湿敏感等级,分类标准见表1,以便确定器件的防潮措施,一般而言,所有的塑封表面贴 装IC(如SOJ、SOIC、PLCC、PQFP、TQFP、PBGA、TQFP、TSOP等)都是潮湿敏感器件。

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