摘要 部分霍尼韦尔的各向异性磁阻(AMR)传感器被封装在无引线芯片座(LCC)组件中,表面安装可附着在印刷电路板(PCB)上。本应用说明将叙述正确设计配对电路板的方法和指导原则,以便定位LCC组件,同时对回流焊接工艺步骤提出相应建议,确保将LCC组件成功焊接在印刷电路板上。 LCC组件的优势 普遍使用(LCC)无引线芯片座组件的根本原因是它的尺寸优势和所用材料的经济性。与那些带有长引线的组件相比,LCC组件定位在印刷电路板上所需的空间明显减小,可用于小型、密集电路板。例如,基本的HMC1052 MSSOP有引线组件约需16 mm2(即4mm×4mm)空间面积,相比较HMC1052L型LCC组件却只需9 mm2(即3mm×3mm),这差值意味着对小型手表和其它手持式无线产品,存在可以设计和无法设计一个电子罗盘组件的差别。 类似于其它低成本有引线的表面安装组件,LCC组件也采用铜片/引线框和环氧树脂模塑工艺,装配工艺过程是以一盘一盘的方式进行的,从模子定位/固定开始,接着将引线和冲模垫之间的金线焊接成球状,用环氧树脂模塑封装,再对完工的组件冲制其余引线框支承。完成所有这些装配工作几乎不要人工操作,因此属于一种高产量低成本的封装工艺。图1表示的是典型LCC组件封装模块的剖面。 LCC组件的处理 霍尼韦尔的各向异性磁阻(AMR)传感器所用的环氧树脂封装LCC组件,并不是气密性的,会吸收周围环境空气中的水分。储藏时建议采用标准“干包裹”方法,即放在密封袋中储藏,这密封袋内应放入若干小袋干燥剂,并在密封内附有湿度指示条。另一种方法是存放在充氮的干燥箱中,直到需要使用时再搬移到装配线上。 如果由于保管不慎,在极端湿热(温度>30°C, 湿度>60%RH(相对湿度))环境下暴露了好多天,那么在进行安装之前,就要进行烘干处理,这种烘干要在+125°C的条件下进行,烘干时间从1到24小时不等,建议的烘干时间为8个小时。将LCC组件,从烘箱里拿出来时,不应该出现内部蒸汽压力过高现象,导致回潮时出现爆米花声音。 印刷电路板设计指导原则 安装配有LCC组件的霍尼韦尔磁性传感器时,除了要遵守常规的通孔型或者标准SMT PCB(印刷电路板)的设计布置原则之外,还要遵守另外一些指导原则,以下各段将分别讲述印刷电路板的焊接“区”垫片尺寸、使用隔热垫板的建议、焊接防护罩的使用以及磁性材料含量情况。 焊接区垫片尺寸设计 由于封装组件和LCC组件的垫片尺寸都具有均匀收缩现象,扩大相应PCB(印刷电路板)焊接区垫片尺寸就变得特别重要,这样可以保证连接牢固可靠,这对于一些磁性传感器的应用来说更加重要,因为它有时是保证传感器机械定位精度的关键因素。 图2 是LCC组件底部典型布置图,同时表示了各插脚及尺寸规定。霍尼韦尔LCC组件的中心有外露的垫片,但没有作任何电气连接。建议印刷电路板(PCB)不要有中心垫片组件,而采用示踪面线区,但要涂覆绝缘层,防止发生短路。组件总尺寸“D”(边-边)和“E”(顶-底)在图2中没有标出,但外露的垫片包含了尺寸D2和E2,垫片间距或者说是节距用尺寸e表示,具体数值可能是英制(密耳- mils),也可能是公制 (mm)。 将外部端子插脚焊接涂覆成手指状,外侧平直,内侧成圆形,插脚宽度用字母“b”表示,插脚长度用字母“L”表示,插脚长度与外露熔焊层边线间的距离用字母“k”表示。请注意,端子插脚没有边线参考尺寸,是在已知边线插脚数、插脚节矩和插脚宽度情况下依据组件的中心,如果插脚边线数为偶数时,有一个插脚在中心线上,若插脚边线数为奇数时,则有两个插脚分布在中心线两侧。 典型的LCC组件的“精细”节矩名义上是0.5mm插脚点矩,其插脚宽度公差在0.18mm到0.30mm之间。名义上端子插脚长度在0.30mm到0.50mm之间,设计端子插脚焊接区时,建议在插脚宽度的两侧都增加0.025mm,使插脚焊接区的总宽度增加0.05mm。角焊内外部插脚时,内部插脚焊接区应增加约0.05mm,外部插脚焊接区应增加0.20mm,这位置可用于检查插脚。图3表示了公称焊接区尺寸和垫片方位。 印刷电路板设计布置中的另一个重要事项,就是插脚编号从LCC组件底视图看,是按照顺时针方向编号(从顶视图看,是逆时针方向),或是中心垫片的一个倒角或者是取代这倒角的一个角触点总是表示1号插脚位置,图2 中的左上部表示了编号方法。 焊接指导原则 和在印刷电路板上安装SMT组件的正常步骤相比,大多数LCC组件没有什么特别的要求。焊接安装过程有一个例外情况,就是指那些有陶瓷或FR4基体的组件并在顶部用霍尼韦尔HMC产品。环氧树脂封装的这些组件的设计采用了两种不同回流温度的焊接形式,在这些组件的内部采用高温回流焊接,回流温度是225°C及以上,以便形成内部电路连接,在组件外部,建议使用回流度在180°C到210°C之间的低温回流焊接。 在SMT回流焊接过程中确定了三个加热区域:即预热区、均热焊透区和回流区,预热区包含焊透区,名义上的时间范围在2分钟至4分钟之间,具体取决于温度上升达到160°C至180°C稳定焊透状态,使焊剂起作用,脱除装配件中的残留潮气。而预热上升速率不得超过每秒钟3°C,这样可以避免湿气和机械应力,这些因素都会导致封装组件发出爆米花声音。 焊透区需要一个1分钟至2分钟的温度稳定时间,从而可让整个印刷电路板装配件达到均匀的温度,这焊透区沿着主要回流加热组件方向有0.5℃~0.6℃的温升。回流区在温度超过180℃这点时有30秒至90秒的温度上下波动,以回流遮蔽用焊锡膏,然后开始逐渐冷却。一般峰值温度范围在210°C至225°C之间,在双温焊接部分,建议峰值温度保持在至少低于内部回流焊接温度(即220°C)5°C,图5表示了典型回流焊接曲线图。 |