大規模生產的小型電子產品中使用的大多數組件都采用無鉛封裝,但是否可以合并有鉛封裝的元素?
在我們深入研究之前,我們應該解決一個困惑點。當提到有鉛和無鉛封裝時,我們指的是芯片是否有安裝到電路板上的金屬引線(有時稱為腿),就元素鉛而言,不是有鉛還是無鉛。
有鉛和無鉛封裝各有優缺點。通過探索它們的優缺點,我們可以了解哪些更適合某些應用,甚至可以展望組件封裝的未來。
無鉛封裝的優勢
易于施工和維修
引線封裝在元件周邊有小腿,可以穿過 PCB 并焊接在 PCB 的背面(通孔)或直接焊接到 PCB 的正面(表面貼裝)。
引線芯片封裝最明顯的優勢可能是它們更容易安裝在 PCB 上。如果您自己制作原型并將組件焊接到 PCB 上,它們會更寬容。它們還使 PCB 更易于檢查和維修,因為您可以用肉眼看到斷開的連接。除了更小、更不可見之外,無鉛封裝更難檢查,因為接觸點位于芯片下方。通常,在 X 射線機的幫助下檢查和維修具有大部分無鉛元件的電路板。
DFM 和更便宜的焊膏
由于含鉛封裝上的接觸點較大,它們可以使用較粗的焊膏,這樣成本較低。無鉛元件可能非常小,以至于粗焊膏中的顆粒幾乎與元件的接觸點一樣大,使它們無法連接。
可制造性設計 (DFM) 可能是大批量產品成功的關鍵因素。這會使設計人員陷入困境,因為盡管大多數現代和大規模生產的設備都使用無鉛封裝,但小于 0.4 毫米的引腳通常需要 4 型焊膏和用于制造過程的降壓掩模。這兩者都可以大大增加批量生產的成本。
無鉛封裝的優勢
節省空間
雖然在手動焊接原型時有鉛封裝更加寬容,但無鉛封裝在大批量制造時具有許多優勢。無鉛封裝通過將接觸點保持在組件下方而不是在其周邊上來節省空間。這一額外空間對于移動設備、平板電腦和可穿戴設備等應用至關重要,每一毫米都很重要。無引線組件使智能手機等設備成為可能。
堅固性和機械強度
無鉛元件的另一個優點是它們的機械強度。換句話說,它們不容易與 PCB 分離。這是由于它們的接觸面積與封裝比率高。由于引腳位于組件的底部而不是周邊,因此大部分組件通過焊料連接到 PCB。含鉛表面貼裝元件往往缺乏通孔和含鉛對應元件的堅固性。
拉力和剪切力會導致組件與 PCB 分離或失去連接。焊接到 PCB 上的封裝表面積越大,保持連接的可能性就越大。您可以在此無鉛封裝白皮書(PDF)中了解更多信息
我們可以兩全其美嗎?
人們可能不會很快在車庫中焊接微小的無鉛元件,但幸運的是,如今大多數無鉛元件都有某種評估板。通過隔離使有鉛和無鉛封裝變得更好的元素,我們希望通過降低成本來幫助使大規模生產更容易實現。
在Nexperia,我們的目標是將有鉛封裝的優勢融入我們的無鉛設計,同時保持無鉛封裝的優勢。例如,在我們的分立邏輯GX 封裝中,間距均超過 0.4 毫米,同時保持小尺寸。
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