CN114071892A - 一种cqfp240封装器件加固及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CQFP240封装器件加固及安装方法。该封装器件为上下双腔结构，下腔高度较高，使得引脚成形后，比一般CQFP240器件重心高，引脚引线肩至引脚底面达到5.4mm(一般CQFP240器件为4mm)。采用常规加固方法已不能满足产品高量级力学要求。本发明采用与CQFP240封装器件四角底部形状匹配的加固垫片用环氧胶粘接在器件四角，在CQFP240封装器件经过再流焊接后，通过加固垫片底面的注胶槽将环氧胶注入加固垫片与电路板的缝隙，将加固垫片与电路板粘接，实现了CQFP240封装器件的加固与安装。本发明避免了在高量级随机振动试验过程中CQFP240封装器件引脚断裂的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种CQFP240封装器件加固及安装方法，属于电子装联工艺技术领域。
背景技术
CQFP240封装(陶瓷四边引线扁平240引脚封装)器件用于航天器电子产品。此封装器件体积和质量较大，长宽厚为32mm×32mm×5mm，质量为20g，单个引脚宽度仅0.2mm。器件为上下双腔结构，下腔高度较高，四边陶瓷本体底面距下腔封盖底面1.35mm(其它CQFP240一般约0.6mm)。CQFP240封装器件引脚成形后，引脚引线肩至引脚底平面达到5.4mm(一般CQFP240封装器件约4mm)。
常规通用的多引脚CQFP封装器件加固及安装方法：在电路板上器件底部的对应位置涂环氧胶，将已成形的CQFP器件引腿贴装在电路板的焊盘上，引腿手工定位焊接器件四角的8处引腿，环氧胶经过固化后，再对器件所有引腿进行手工焊接，最后在器件四角点涂环氧胶粘接陶瓷本体与电路板。该方法适用器件下腔约0.6mm、手工焊接的CQFP封装器件。
此款CQFP240封装器件重心较高，仅用底填环氧、四角环氧加固的工艺方法已不能满足产品高量级随机振动力学条件(振动总均方根值达到20g)，否则会出现四角环氧胶开裂进而引脚根部断裂的现象。另外，手工焊接工艺不能满足焊点质量一致性及产品批产化的需求。同时，常见环氧胶的成分导致其性能不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的问题是：克服现有CQFP240封装器件板级加固方法不足、手工焊接焊点一致性不良及生产效率低的情况，提出一种CQFP240封装器件加固及安装方法。配制针对性的环氧胶，在CQFP240封装器件四角粘接加固垫片、器件底部与电路板缝隙间填充聚氨酯胶进行支撑加固的方法替代现用的底部填胶、四角点胶的通用加固方法；通过在加固垫片安装底面设计注胶槽，实现了CQFP240封装器件再流焊接工艺及注胶定量控制工艺。
本发明的技术解决方案是：
一种CQFP240封装器件加固及安装方法，步骤如下：
步骤一、制作环氧玻璃布加固垫片；
步骤二、CQFP240封装器件成形及引脚去金搪锡；
步骤三、制备环氧胶粘剂；
步骤四、在CQFP240封装器件四角陶瓷本体涂抹环氧胶；
步骤五、将步骤一得到的加固垫片分别粘贴在CQFP240封装器件四角；
步骤六、环氧胶粘剂固化；
步骤七、将CQFP240封装器件采用再流焊接工艺焊接在电路板上；
步骤八：通过加固垫片的注胶槽进行注胶，对电路板与CQFP240封装器件进行环氧胶粘固；并按步骤六方法使环氧胶固化，完成CQFP240封装器件的加固与安装。
进一步的，所述加固垫片材料为环氧玻璃布板，外形为正方形垫片缺一正方形角，加固垫片粘接到CQFP240封装器件四角后外沿与器件本体外边缘齐平；加固垫片安装底面预留注胶槽，以使注胶软管注胶后胶漫延填满在加固垫片与电路板之间的缝隙。
进一步的，所述加固垫片的下端面的注胶槽，沿垫片缺角的对角线的另一角分布，槽长度为对角线一半，槽宽1.2mm，槽深0.6mm；加固垫片正方形边长6mm，缺角的正方形剩余边长为3.75mm，垫片厚度为下腔高度与成形后站高叠加，并且留出加固垫片两侧胶层总厚度余量。
进一步的，CQFP240封装器件的下腔底部距离引脚底面抬高0.6mm±0.1mm，成形后，引脚共面性小于0.1mm。
进一步的，制备环氧胶粘剂时，使用的环氧胶组成为ECCOBOND 55和Catalyst9，质量份数比为100:12，添加滑石粉质量份数100，降低热膨胀系数。
进一步的，将制备的环氧胶粘剂静置10min，所述CQFP240封装器件四角陶瓷本体涂抹环氧胶，胶层厚度为0.1mm。
进一步的，所述将得到的加固垫片分别粘贴在CQFP240封装器件四角，具体为：在CQFP240封装器件陶瓷本体四角位置的粘接面均匀涂覆环氧胶后，夹持加固垫片，将加固垫片缺角与下腔的直角对齐后垂直下落，防止触碰器件引脚，落下后按压加固垫片保证胶液与器件接触良好，挤出在器件的外边缘的环氧胶用刮胶工具清除。
进一步的，所述环氧胶的固化，将已粘贴加固垫片的CQFP240封装器件，先室温晾置2h，再在80℃±2℃温箱中烘烤2h。
进一步的，通过加固垫片的注胶槽进行注胶，具体为：将直径Φ0.8mm的注胶软管伸进加固垫片的注胶槽最深处，将环氧胶装入注胶软管中，采用点胶机进行注胶操作，压力0.335MPa，待胶液在加固垫片边缘溢出时暂停注胶，点胶机点胶模式更改为0.2s时间模式，之后缓慢将注胶软管从器件底部边抽出边注胶，每抽出2mm，启动一次点胶机直至胶管全部抽出。完成加固垫片与电路板之间的注胶粘接。
进一步的，加固垫片与电路板之间胶层厚度为0.2mm。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明采用环氧胶将加固垫片粘接安装在电路板与CQFP240封装器件四角之间，增加了支撑强度、保证了粘接强度。从根本上解决了仅环氧胶粘接的抗力学不足的问题。并采用注胶工艺实现了器件的再流焊接及胶量可控，提高了焊点质量一致性和生产效率。通过产品高量级损及振动试验验证，CQFP240封装器件引腿根部无断裂。
(2)本发明配制针对性的环氧胶，在CQFP240封装器件四角粘接加固垫片、器件底部与电路板缝隙间填充聚氨酯胶进行支撑加固的方法替代现用的底部填胶、四角点胶的通用加固方法；通过在加固垫片安装底面设计注胶槽，实现了CQFP240封装器件再流焊接工艺及注胶定量控制工艺。该方法加固强度显著增加，大幅度提高了电路板级随机振动力学抗振性能，提高了焊点质量一致性及生产效率。
附图说明
图1为本发明加固垫片主视图与俯视图；
图2为本发明加固垫片三维图；
图3为本发明加固垫片加固及器件装联示意图；
具体实施方式
本发明提出一种CQFP240封装器件加固及安装方法，具体涉及CQFP240封装器件在电路板上的加固及安装，该方法为CQFP240封装器件四角与电路板间安装加固垫片采用环氧胶进行粘接实现加固，采用了先粘接加固垫片在CQFP240封装器件陶瓷本体四角，器件再流焊接于电路板后，通过加固垫片的注胶槽将环氧胶注入加固垫片与电路板的的缝隙的粘接安装工艺方法。属于电子装联工艺领域。
具体的，本发明提出的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，包括步骤如下：
步骤一、制作环氧玻璃布加固垫片；
如图1、图2所示，所述加固垫片材料为环氧玻璃布板，外形为正方形垫片缺一正方形角，加固垫片粘接到CQFP240封装器件四角后外沿与器件本体外边缘齐平；加固垫片安装底面预留注胶槽，以使注胶软管注胶后胶漫延填满在加固垫片与电路板之间的缝隙。
所述加固垫片的下端面的注胶槽，沿垫片缺角的对角线的另一角分布，槽长度为对角线一半，槽宽1.2mm，槽深0.6mm；加固垫片正方形边长6mm，缺角的正方形剩余边长为3.75mm，垫片厚度为下腔高度与成形后站高叠加，并且留出加固垫片两侧胶层总厚度余量。
步骤二、CQFP240封装器件成形及引脚去金搪锡；
CQFP240封装器件的下腔底部距离引脚底面抬高0.6mm±0.1mm，成形后，引脚共面性小于0.1mm。
步骤三、制备环氧胶粘剂；
制备环氧胶粘剂时，使用的环氧胶组成为ECCOBOND 55和Catalyst9，质量份数比为100:12，添加滑石粉质量份数100，降低热膨胀系数。
步骤四、在CQFP240封装器件四角陶瓷本体涂抹环氧胶；
将制备的环氧胶粘剂静置10min，所述CQFP240封装器件四角陶瓷本体涂抹环氧胶，胶层厚度为0.1mm。
步骤五、将步骤一得到的加固垫片分别粘贴在CQFP240封装器件四角；具体为：在CQFP240封装器件陶瓷本体四角位置的粘接面均匀涂覆环氧胶后，夹持加固垫片，将加固垫片缺角与下腔的直角对齐后垂直下落，防止触碰器件引脚，落下后按压加固垫片保证胶液与器件接触良好，挤出在器件的外边缘的环氧胶用刮胶工具清除。
步骤六、环氧胶粘剂固化；
所述环氧胶的固化，将已粘贴加固垫片的CQFP240封装器件，先室温晾置2h，再在80℃±2℃温箱中烘烤2h。
步骤七、将CQFP240封装器件采用再流焊接工艺焊接在电路板上；
步骤八：通过加固垫片的注胶槽进行注胶，对电路板与CQFP240封装器件进行环氧胶粘固；并按步骤六方法使环氧胶固化，完成CQFP240封装器件的加固与安装。
通过加固垫片的注胶槽进行注胶，具体为：将直径Φ0.8mm的注胶软管伸进加固垫片的注胶槽最深处，将环氧胶装入注胶软管中，采用点胶机进行注胶操作，压力0.335MPa，待胶液在加固垫片边缘溢出时暂停注胶，点胶机点胶模式更改为0.2s时间模式，之后缓慢将注胶软管从器件底部边抽出边注胶，每抽出2mm，启动一次点胶机直至胶管全部抽出。完成加固垫片与电路板之间的注胶粘接。加固垫片与电路板之间胶层厚度为0.2mm。
实施例1：
一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其步骤包括如下：
步骤一：制作环氧玻璃布加固垫片。加固垫片安装底面预留注胶槽；
所述步骤一中，加固垫片安装后外沿与器件本体边缘齐平，垫片厚度在考虑下腔高度1.35mm、成形后站高0.5mm-0.7mm的叠加后，留出0.3mm的加固垫片两侧胶层总厚度余量；
步骤二：按照设定的质量比配制环氧胶，并添加滑石粉以降低环氧胶的热膨胀系数；
所述步骤二中，使用的环氧胶组成为ECCOBOND 55和Catalyst9，质量份数比为100:12，添加滑石粉质量份数100。添加滑石粉可将环氧胶热膨胀系数降低近一半；
步骤三：将制备的环氧胶粘剂施加在所述CQFP240封装器件陶瓷本体四角位置，并粘贴所述加固垫片4个，采用先室温晾置2h，固化温度80℃±2℃下烘烤2h的固化方式；
所述步骤三中，CQFP240封装器件引腿成形已完成，引腿成形共面性应小于0.1mm，引腿已经去金搪锡处理。胶层厚度约0.1mm；
步骤四：采用常规工艺施加焊膏、贴片、再流焊接、清洗等工序，完成所述CQFP240封装器件的再流焊接。所述步骤四中，施加焊膏可为喷印或丝网印刷方式。贴片时，引脚偏移小于焊盘宽度10％；
步骤五：通过所述加固垫片安装底面的注胶槽用注胶软管对电路板与加固垫片的缝隙施加环氧胶。固化方式与步骤四相同。所述步骤五中，采用直径Φ0.8mm注胶软管伸进1.2mm宽0.6mm深的注胶槽中，采用点胶机通过气压自动注胶的方式，胶量可控，胶层厚度约0.2mm。
实施例2：
如图1-图3所示，一种CQFP240封装器件加固及安装方法，包括如下步骤：
1)制作环氧玻璃布加固垫片。加固垫片外形尺寸应保证其粘接到器件四角后外沿与器件本体外边缘齐平，其为正方形垫片缺一正方形角的外形，正方形边长6mm，缺的正方形角边长为3.75mm。所述加固垫片厚度1.6mm。便于实施电路板与加固垫片间环氧胶注胶工艺，在加固垫片安装底面预留注胶槽，以使注胶软管注胶后胶漫延填满在垫片与电路板之间的缝隙。注胶槽尺寸与所用注胶软管尺寸相匹配。注胶槽宽度1.2mm，高度0.6mm，长度为垫片对角线长度的一半。如附图1和附图2所示。
2)CQFP240封装器件成形及引脚去金搪锡。采用专用芯片成形机进行成形，器件下腔1底部距离引脚底面抬高0.6mm±0.1mm，成形后，引脚共面性小于0.1mm。在260℃±5℃的锡锅中进行引脚的去金、搪锡。
3)制备环氧胶粘剂。采用质量份数比为100:12的两组分环氧胶，并添加100份滑石粉，充分搅拌混合，制备得到环氧胶粘剂。
4)将加固垫片上安装面粘接在CQFP240封装器件本体四角。制备的环氧胶粘剂，静置10min后，在CQFP240封装器件陶瓷本体2四角位置的粘接面均匀且薄薄地涂覆一层环氧胶，胶层4厚度为0.1mm，然后采用镊子夹持加固垫片，将加固垫片3缺角与下腔的直角对齐后垂直下落，以防止触碰器件引脚，落下后采用镊子稍用力按压，保证胶液与器件接触良好，挤出在器件的外边缘的环氧胶用刮胶工具清除。
5)环氧胶粘剂固化。已粘贴加固垫片的CQFP240器件，先室温晾置2h，再在80℃±2℃温箱中烘烤2h。
6)再流焊接工艺。采用喷印或丝网印刷工艺施加63Sn37Pb焊膏。贴片采用贴片机进行贴片，引脚偏移小于焊盘宽度10％。再流焊接的工艺曲线采用产品整个电路板的工艺曲线要求。
7)将加固垫片下安装面粘接在电路板上。将直径Φ0.8mm的注胶软管伸进加固垫片的注胶槽最深处，按3)方法制备的环氧胶装入注胶软管中，采用点胶机进行注胶操作，压力0.335MPa，待胶液在垫片边缘溢出时暂停注胶，点胶机点胶模式更改为0.2s时间模式，之后缓慢将注胶软管从器件底部边抽出边注胶，每抽出2mm左右，启动一次点胶机直至胶管全部抽出。按5)的固化方法进行环氧胶固化。安装后外观如附图3所示。
本发明在常用的现用的底部填胶、四角点胶的通用CQFP封装器加固方法不能满足产品力学性能，四角环氧胶及多处引腿根部断裂。为提高产品抗力学性能、生产效率及产品质量与可靠性，研究了此方法。经过大量的验证试验，经过产品各项试验条件考核，其中随机振动为总均方根20.9g，CQFP240封装器件没有任何引脚断裂情况出现。证明本发明提出的加固安装方法有效、质量可靠。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于步骤如下：
步骤一、制作环氧玻璃布加固垫片；
步骤二、CQFP240封装器件成形及引脚去金搪锡；
步骤三、制备环氧胶粘剂；
步骤四、在CQFP240封装器件四角陶瓷本体涂抹环氧胶；
步骤五、将步骤一得到的加固垫片分别粘贴在CQFP240封装器件四角；
步骤六、环氧胶粘剂固化；
步骤七、将CQFP240封装器件采用再流焊接工艺焊接在电路板上；
步骤八：通过加固垫片的注胶槽进行注胶，对电路板与CQFP240封装器件进行环氧胶粘固；并按步骤六方法使环氧胶固化，完成CQFP240封装器件的加固与安装。
2.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：所述加固垫片材料为环氧玻璃布板，外形为正方形垫片缺一正方形角，加固垫片粘接到CQFP240封装器件四角后外沿与器件本体外边缘齐平；加固垫片安装底面预留注胶槽，以使注胶软管注胶后胶漫延填满在加固垫片与电路板之间的缝隙。
3.根据权利要求2所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：所述加固垫片的下端面的注胶槽，沿垫片缺角的对角线的另一角分布，槽长度为对角线一半，槽宽1.2mm，槽深0.6mm；加固垫片正方形边长6mm，缺角的正方形剩余边长为3.75mm，垫片厚度为下腔高度与成形后站高叠加，并且留出加固垫片两侧胶层总厚度余量。
4.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：CQFP240封装器件的下腔底部距离引脚底面抬高0.6mm±0.1mm，成形后，引脚共面性小于0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：制备环氧胶粘剂时，使用的环氧胶组成为ECCOBOND 55和Catalyst9，质量份数比为100:12，添加滑石粉质量份数100，降低热膨胀系数。
6.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：将制备的环氧胶粘剂静置10min，所述CQFP240封装器件四角陶瓷本体涂抹环氧胶，胶层厚度为0.1mm。
7.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：所述将得到的加固垫片分别粘贴在CQFP240封装器件四角，具体为：在CQFP240封装器件陶瓷本体四角位置的粘接面均匀涂覆环氧胶后，夹持加固垫片，将加固垫片缺角与下腔的直角对齐后垂直下落，防止触碰器件引脚，落下后按压加固垫片保证胶液与器件接触良好，挤出在器件的外边缘的环氧胶用刮胶工具清除。
8.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：所述环氧胶的固化，将已粘贴加固垫片的CQFP240封装器件，先室温晾置2h，再在80℃±2℃温箱中烘烤2h。
9.根据权利要求1所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：通过加固垫片的注胶槽进行注胶，具体为：将直径Φ0.8mm的注胶软管伸进加固垫片的注胶槽最深处，将环氧胶装入注胶软管中，采用点胶机进行注胶操作，压力0.335MPa，待胶液在加固垫片边缘溢出时暂停注胶，点胶机点胶模式更改为0.2s时间模式，之后缓慢将注胶软管从器件底部边抽出边注胶，每抽出2mm，启动一次点胶机直至胶管全部抽出，完成加固垫片与电路板之间的注胶粘接。
10.根据权利要求9所述的一种CQFP240封装器件加固及安装方法，其特征在于：加固垫片与电路板之间胶层厚度为0.2mm。
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2021
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