純干貨!貼片安裝避坑指南
目錄
本文引用地址:http://www.104case.com/article/202505/470682.htm1、你知道村田也生產和銷售電感器嗎?
2、薄膜型RF電感器簡介
3、小型薄膜型RF電感器安裝姿勢要點
4、貼片安裝傾斜缺陷機理
5、遏制傾斜需采取哪些措施?
6、總結
1、村田也生產和銷售電感器!
在電子電路中,為了有效地傳輸信號,匹配傳輸路徑的阻抗非常重要,這時候就需要用到適合高頻范圍阻抗匹配的電感器(RF電感器)。村田制作所的電容器很有名,村田也開發并制造電感器,提供多種不同材質、結構和工藝方法的電感器產品陣容,其中就包括適合高頻范圍阻抗匹配的電感器(RF電感器)。
村田的RF電感器一覽及Q圖形
常有客戶反饋,貼裝小型薄膜型RF電感器時候,容易發生傾斜缺陷,特別是智能手機等較高密度應用中的0603、0402器件。本文為您解說產生常見安裝缺陷的因素。
2、薄膜型RF電感器簡介
薄膜型RF電感器尺寸小(<0603mm),且在高頻下具有高Q,是適合在高頻范圍內進行阻抗匹配的產品之一。高頻電路用電感器,顧名思義,是用于幾十MHz到幾十GHz的高頻帶的電感。因為Q值(Quality factor)的要求較高,所以一般是空芯結構,主要用于手機及無線LAN等移動通信設備等高頻電路(如下表)。預計其今后的使用范圍將會擴大。
耦合 | 天線、IF部等零件的線路中 | 消除失諧阻抗,將反射、損失降至最小。 |
扼流 | 用于RF、IF部的能動部件的電源線路中 | 扼制高頻成分等AC電流 |
手機電路中電感器的用途
村田0402、0603mm尺寸薄膜型RF電感器產品一覽
薄膜型RF電感器主要用于智能手機等需要進行高密度安裝的應用。村田薄膜型RF電感器大致分為2種類型——標準型和高Q型。為了實現高Q特性,高Q型采用了多種技巧,其中之一就是電極形狀:
標準型(下圖左)的外部電極通常采用5面電極,主磁通方向為垂直方向;
高Q型(下圖右)采用L型外部電極,主磁通方向為水平。
標準型
高Q型
L型電極可以減少磁通耦合的外部電極面積,因此對改進Q特性有效,但在安裝時姿勢容易傾斜,需要注意安裝條件。
那么,如何在安裝中熟練使用L型電極產品,特別是針對芯片尺寸僅為0402mm及0603mm的高頻電感器呢?
作為示例,我們展示了0603mm小型薄膜型RF電感器LQP03的焊盤設計(下圖)。
焊盤設計
請注意,高Q產品焊盤設計的允許幅度值小于標準產品。
掩模厚度(μm) | 100~150 | 100 |
焊盤長度(mm) | 0.80~0.90 | 0.90 |
3、安裝姿勢要點
以LQP03 高Q產品的安裝為例,如果選擇的安裝條件不合適,則可能會發生類似以下內容的安裝缺陷。安裝姿勢的風險包括:
由于焊盤寬度和電極寬度不匹配而導致安裝位置偏移;
以及由于使用過多的焊料而形成助焊劑表面張力,從而導致傾斜。
安裝姿勢的風險:在不適當的安裝條件下,會增加因偏移或傾斜而導致與相鄰元件接觸或產生超過允許的安裝高度等缺陷的可能性。
特別是使用L型電極的高Q產品,如果選擇了不適當的安裝條件,則可能會因偏移或傾斜而與相鄰元器件接觸,或發生超過允許的安裝高度等缺陷,因此需要注意。下面,我們對與“傾斜”相關的問題和機理進行相關解說。
另外,焊盤設計也需要特別注意兩個要點:
焊料量適當
進行與電極尺寸相一致的焊盤尺寸設計
高Q產品的焊盤設計允許寬度比標準產品要小,如果未使用適量焊料以及焊盤尺寸設計與電極尺寸不一致的焊盤,由于高Q產品是L形電極,所以芯片很容易傾斜。
4、貼片安裝傾斜缺陷機理
傾斜產生的過程如下圖所示。傾斜在焊料熔化之前開始,其發生過程經過焊料熔化,一直持續到焊接圓角形成。
傾斜發生的過程
傾斜產生的機理是這樣的。
一方面,焊料熔化時,SMD元件會處于漂浮在焊料上的狀態。如果是5面電極,相對于此時產生的浮力,焊料會因為潤濕時產生的向Z平面方向拉伸的力而在外部電極上沉入焊料內部。因此,底面的焊料量會減少并使姿勢穩定。
另一方面,與5面電極產品相比,L形電極產品的外部電極焊料潤濕面積較小,因此不容易產生下沉力,傾斜會在沿著在焊料液面上形成的力學平衡線的穩定點固定。
產生傾斜的機理
對于L型電極產品,由于焊錫熔化時外部電極上發生的焊料潤濕面積較小,因此不易產生下沉力,傾斜會在沿著在焊錫液面上形成的力學平衡線的穩定點固定。
5、遏制傾斜需采取哪些措施?
為了分析得到傾斜遏制措施,我們使用特性要因圖顯示影響因素列表。將預計會對傾斜產生較大影響的因素以紅字顯示。
與SMD元件安裝相關的特性要因
我們將展示上圖所示的因素中具有傾斜遏制效果的因素。可以看出,通過焊料印刷量和焊盤設計可以獲得遏制傾斜的效果:
焊料粒徑 | Poor |
回流環境氣體 | Poor |
②焊盤寬度 | Good |
④焊盤與外部電極重疊 | Good |
對L型電極產品傾斜產生影響的安裝因素
①顯示焊料量(=印刷掩模的厚度)和傾斜之間的相關性。呈現出焊料量越多則傾斜越大的趨勢。這意味著適當的焊料量非常重要。但是,由于焊料量與粘接強度也有相關性,因此焊料量太少也會產生新的缺陷。
掩模厚度與傾斜之間的相關性。
傾斜程度:焊料量太多>焊料量適當
②顯示焊盤寬度和傾斜之間的相關性。呈現出焊盤寬度越大則傾斜越大的趨勢。因此,適當的焊盤寬度也很重要。通過使焊盤寬度與電極寬度一致,可確保很穩定的安裝性。此外,焊盤寬度與焊料量之間也有相關性。焊盤寬度對粘接強度也有影響,因此,如果焊盤寬度過窄,焊料量就會減少,從而產生新的缺陷。
焊盤寬度與傾斜之間的關系。
傾斜程度:焊盤寬度 大>焊盤寬度 小
③顯示了焊盤長度(=焊接圓角長度)與傾斜之間的相關性。呈現出焊盤長度越小則傾斜越大的趨勢。這是因為焊盤長度越小,外部電極底面的焊料量就越多。因此,可以說適當的焊盤長度也非常重要。
焊接圓角長度與傾斜之間的相關性
傾斜程度:焊接圓角長度 小>焊接圓角長度 大
④顯示焊盤、外部電極底面的重疊量與傾斜之間的相關性。呈現出重疊量越大則傾斜就越大的趨勢。這是因為來自焊料的浮力增大,使SMD元件的重心上升,導致外部電極底面的焊料量增加。因此,適當的重疊量也非常重要。重疊量與焊料量之間也具有相關性,對粘接強度也有影響,因此如果重疊量過小,焊料量就會減少,從而產生新的缺陷。
重疊和傾斜:
傾斜程度:重疊 大>重疊 小
總結
本文就村田生產的薄膜型RF電感器,特別是具有L型電極的高Q產品在安裝時容易發生的傾斜現象,對遏制這種現象的因素進行了解說。以下因素會對傾斜產生較大的影響:
①焊料印刷量;
②焊盤寬度;
③焊接圓角長度;
④外部電極與焊盤之間的重疊。
在設計焊盤時能考慮到前面說明的注意事項。
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