LGA 封装中 MEMS 传感器的表面贴装指南

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STMCU小助手发布时间：2022-12-2 15:02

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文章简介:	LGA 封装中 MEMS 传感器的表面贴装指南

1 表面贴装 MEMS 传感器的通用焊接指南
在焊接 MEMS 传感器时，为了符合通常的 PCB 设计和良好工业生产，必须考虑以下三个因素：
• PCB 设计应尽可能对称
– VDD/GND 走线无需太宽（功耗极低）
– 传感器封装的下方无过孔或走线
• 焊膏必须尽可能厚（焊接后），目的在于：
– 减少从 PCB 到传感器的去耦应力
– 避免 PCB 阻焊接触芯片封装
• 焊膏厚度必须尽可能均匀（焊接后），以避免应力不均匀：
– 使用 SPI （焊膏检测）控制技术可以将焊膏的最终体积控制在焊盘的 20% 以内。

2 PCB 设计指南
PCB 焊盘和阻焊的一般建议如图 1 所示。请参考芯片数据手册了解焊盘个数、尺寸和间距。
• 推荐将阻焊掩模打开到 PCB 焊盘以外。
• 强烈建议不要将任何结构放置在传感器下方的顶部金属层上（电路板的同一面）。必须将其定义为禁入区。
• 连接到焊盘的走线应尽可能对称。焊盘连接的对称和平衡将有助于元件自对位，并在回流后更好地控制焊膏收缩；
• 为了让芯片实现最佳性能，强烈建议将螺钉安装孔安排在与传感器的距离超过 2 mm 的位置。
• 为确保芯片正常工作，引脚 1 标志（如果有）必须不连接。
• 为防止噪声耦合和热 - 机械应力，建议遵循下列标准工业设计元件放置实践。

2.1 PCB 设计规则
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PCB 焊盘和连接走线在设计上应对称。
对于间距大于 200 µm 的 LGA 引脚：
A = PCB 焊盘长度 = LGA 焊脚长度 + 0.1 mm
B = PCB 焊盘宽度 = LGA 焊脚宽度 + 0.1 mm
对于间距等于或小于 200 µm 的 LGA 引脚：
A = PCB 焊盘长度 = LGA 焊脚长度
B = PCB 焊盘宽度 = LGA 焊脚宽度

C = 阻焊开口长度（如适用） = PCB 焊盘长度 + 0.1 mm
D = 阻焊开口宽度 = PCB 焊盘宽度 + 0.1 mm

3 钢网设计和焊膏的使用
焊膏的厚度和形状对于正确的 MEMS 传感器安装工艺十分重要。
• 涂焊膏时，建议使用不锈钢模板；
• 对于丝印推荐使用的钢网为 90 - 150 μm （3.5 - 6 mil）；
• 信号焊盘的钢网开口应该占 PCB 焊盘面积的 70 - 90% 之间；
• 为了使焊膏更好的释放，孔壁应当是梯形且边角倒圆。
• 紧密 IC 引线排列要求钢网和 PCB 的精确对齐。使用焊膏之前，钢网和印刷电路装配精度应在 25 μm （1 mil）以内。

4 加工方面的考虑
• 焊接曲线取决于应用板中元件的数量、尺寸和放置。因此，不能专为传感器定义唯一的焊接曲线。客户应使用基于 PCB 设计和制造信息的时间和温度回流曲线。
• 为了减少元件上的剩余应力，建议的降温率应不超过 -3°C/s。
• LGA 封装在封装侧有金属走线，所以不允许封装侧存在焊接材料回流。
• 如果不使用自清洗焊膏，焊接之后必须对板子进行正确清洗，以免相邻焊盘之间由于助焊剂残余而导致渗漏。
• 建议将每个 PCB 焊盘使用的焊膏最终体积控制在（所有） PCB 焊盘的 20% 以内。
• 根据 Jedec 9702 标准，元件显示可忽略的输出变化，应力强度不超过 500 me （微应变）。

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