ГОСТ IEC 61188-5-6-2013 Печатные платы и печатные узлы. Проектирование и применение. Часть 5-6. Общие требования. Анализ соединений (посадочные места для монтажа компонентов). Компоненты с J-образными выводами с четырех сторон

ГОСТ IЕС 61188-5-6-2013

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ И ПЕЧАТНЫЕ УЗЛЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ

Часть 5-6

Общие требования

Анализ соединений (посадочные места для монтажа компонентов). Компоненты с J-образными выводами с четырех сторон

Printed boards and printed board assemblies. Design and use. Part 5-6. Attachment (land/joint) considerations. Chip carriers with J-leads on four sides

МКС 31.190

Дата введения 2015-03-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим образовательным частным учреждением "Новая инженерная школа" (НОЧУ "НИШ") на основе аутентичного перевода на русский язык, указанного в пункте 5 стандарта, который выполнен Российской комиссией экспертов МЭК/ТК 91

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 "Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж электронных модулей"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2013 г. N 44)

За принятие стандарта проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 сентября 2014 года N 1114-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 61188-5-6-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2015 года.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 61188-5-6:2003* Printed boards and printed board assemblies - Design and use - Part 5-6: Attachment (land/joint) considerations - Chip carriers with J-leads on four sides (Платы печатные и сборки печатных плат. Конструкция и назначение. Часть 5-6. Проблемы крепления (контактные площадки/стыки). Кристаллодержатели с J-образными выводами на четыре стороны).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

Перевод с английского языка (en).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации IEC/TC 91 "Технология сборки электронного оборудования" международной электротехнической комиссии (IEC).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в национальных органах по стандартизации.

В разделе "Нормативные ссылки" и тексте стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Степень соответствия - идентичная (IDT).

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

Серия IEC 61188-5 включает в себя:

Часть 5-1 Общие требования;

Часть 5-2 Дискретные компоненты;

Часть 5-3 Компоненты с выводами в форме крыла чайки с двух сторон;

Часть 5-4 Компоненты с J-образными выводами по двум сторонам;

Часть 5-5 Компоненты с выводами в форме крыла чайки с четырех сторон;

Часть 5-6 Компоненты с J-образными выводами по четырем сторонам;

Часть 5-8 Компоненты с матрицей выводов (BGA, FBGA, CGA, LGA).

Настоящий стандарт содержит информацию о посадочных местах для монтажа компонентов с J-выводами с четырех сторон. Каждый раздел содержит информацию в соответствии со следующим форматом.

Предлагаемые размеры посадочного места основаны на расчете допусков и технологических припусков контактной площадки и запасов области установки (см. IEC 61188-5-1. Общие требования). Анализ области установки включает в себя все вопросы, связанные со стандартными производственными требованиями.

Размеры посадочного места, представленные в настоящем стандарте, применимы, главным образом, к процессам оплавления паяльных паст. Для пайки погружением (т.е. волновая пайка, пайка струей припоя, медленная пайка) размеры посадочного места могут быть изменены для предотвращения затенения и образования перемычек припоя (например, увеличением размера в направлении движения пайки и/или добавлением ловушки припоя).

В настоящем стандарте представлены три варианта размеров посадочного места (уровни 1, 2 и 3) на основании трех уровней выступов площадок и запасов области установки: максимальный (max), средний (mdn) и минимальный (min). Каждому посадочному месту присвоен идентификационный номер, отражающий параметры надежности посадочных мест. Разработчик может также сформировать информацию, чтобы она наилучшим образом соответствовала его задачам.

Настоящий стандарт предусматривает, что размеры контактной площадки всегда больше чем контакты компонента или контуры выводов. Если у разработчика есть обоснованные причины использовать паяльную маску для предотвращения излишнего смачивания контактной площадки или использовать контактные площадки, размеры которых меньше контактов компонентов, или использовать концепцию, отличающуюся от той, которая изложена в IEC 61188-5-1, то в таком случае настоящий стандарт может не применяться.

На разработчика возложена ответственность за соответствие посадочного места требованиям процесса поверхностного монтажа (SMD), обеспечивающим его стабильность, включая контроль и надежную работоспособность изделия при эксплуатации в жестких условиях.

Размеры компонентов, приведенные в настоящем стандарте, доступны при их заказе. В настоящем стандарте они приведены только для справки.

1 Область применения и цель

Настоящий стандарт содержит информацию о размерах компонентов и посадочных мест для интегральных схем с J-образными выводами с четырех сторон.

Основная цель настоящего стандарта - предоставить целесообразные размеры, формы и допуска посадочных мест для поверхностного монтажа, обеспечивающие достаточную площадь для паяного соединения, а также возможность осмотра, тестирования и ремонта этих соединений.

Каждый раздел содержит набор определенных критериев, отражающих информацию о компонентах, их размерах, структуре паяного соединения и размерах посадочных мест.

Примечание - Аббревиатура QFJ является соглашением о наименовании, используемым Японией; аббревиатура PLCC является соглашением о наименовании, используемым США для этих компонентов.

2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).

IEC 60068-2-58 Environmental testing - Part 2-58: Tests - Test Td: Test methods for solderability, resistance to dissolution of metallization and to soldering heat of surface mounting devices (SMD) (Испытания на воздействие окружающей среды. Часть 2-58. Испытания. Испытание Td. Методы испытания паяемости, стойкости к расплавлению металлизации и к воздействию тепла при пайке компонентов поверхностного монтажа (SMD))

IEC 60191-2 Mechanical standardisation of semiconductor devices - Part 2: Dimensions [Механическая стандартизация полупроводниковых компонентов - Часть 2. Размеры]

IEC 61188-5-1 Printed boards and printed board assemblies - Design and use - Part 5-1: Attachment (land/joint) considerations - Generic requirements (Печатные платы и печатные узлы. Проектирование и применение. Часть 5-1. Анализ соединений (посадочные места для монтажа компонентов). Общие требования)

IEC 61760-1, Surface mounting technology - Part 1: Standard method for the specification of surface mounting components (SMDs) (Технология поверхностного монтажа - Часть 1. Стандартный метод составления технических условий для компонентов поверхностного монтажа)

3 Общие сведения

3.1 Общее описание компонента

Компонент состоит из плоских корпусов с J-образными выводами, которые находятся снаружи корпуса. Форма корпусов может быть квадратной или прямоугольной. Данные выводы, как правило, отделяют корпус от электронного модуля (ЭМ) для возможности проведения чистки, осмотра или согласования разницы при тепловом расширении.

В пластмассовых корпусах с выводами основное компоновочное различие касается места, в котором кристалл установлен в корпус. Корпус до формовки поставляется с выводами с открытым углублением для монтажа кристалла. Кристалл монтируется на рамку с выводами и после формовки находится внутри пластмассового корпуса.

3.2 Маркировка

Семейства компонентов QFJ (квадратных и прямоугольных), как правило, маркируют с помощью номеров компонентов, назначенных производителем, названием или обозначением производителя, и меткой первого вывода. Некоторые компоненты могут обладать свойствами компонента, имеющего маркировку 1, и не иметь данной маркировки. Дополнительные маркировки могут включать в себя код даты производства партии и/или местоположение производства.

Семейства компонентов QFJ, как правило, маркируют идентификационным номером компонента от производителя, наименованием или символом, присвоенным производителем, и меткой первого вывода. Некоторые компоненты могут иметь метку первого вывода на самом корпусе вместо маркировки. Дополнительные маркировки могут включать дату изготовления партии и/или местоположения производителя.

3.3 Вид упаковки

Упаковка корпусов может иметь цилиндрическую форму, но ленточные носители предпочтительнее для наиболее удобного и многократного использования. Упаковка россыпью неприемлема из-за требований к плоскостности вывода при установке и пайке.

3.4 Анализ процесса

Корпуса QFJ, как правило, монтируют пайкой оплавлением (см. IEC 60068-2-58).

Для монтажа компонентов с большим количеством выводов и маленьким шагом выводов может потребоваться специальная технология, отличающаяся от обычной технологии установщиком и процессом оплавления.

4 Плоский корпус с J-образными выводами QFJ (квадратный)

4.1 Введение

В настоящем разделе представлены размеры компонентов и посадочных мест для квадратных корпусов QFJ (плоский корпус с J-образными выводами). Также рассматривается основная конструкция.

4.2 Описание компонента

Компоненты QFJ широко применяют в коммерческой, промышленной или военной электронике.

4.2.1 Основная конструкция

Типовая конструкция представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Корпус QFJ (квадратный)

Компоненты QFJ (плоские корпуса с J-образными выводами с четырех сторон) используют там, где не требуется герметичность. Другие ограничения включают небольшой диапазон рабочей температуры (как правило, от 0°С до 70°С) и обычные условия эксплуатации. Компоненты QFJ в пластмассовом корпусе имеют низкую цену по сравнению с керамическими корпусами.

4.2.2 Материалы выводов

Высокая плоскостность выводов в корпусах с выводами, монтируемыми на поверхности, является важным фактором надежности пайки выводов к печатной плате. Плоскостность может быть измерена относительно трех нижних выводов корпуса. Допускается отклонение от плоскостности не более 0,1 мм, однако рекомендуется 0,05 мм.

Пластмассовый корпус до формовки был разработан для соединения с печатным узлом через розетку. Давление пружины по сторонам корпуса требуется как для ограничения смещения, так и для сглаживания эффекта коробления подложки до 0,5%. Также допустима пайка выводов к основанию печатного узла. Конструкция предполагает использование кремнийорганической изоляции кристалла.

Пластмассовые корпуса с выводами до и после формования состоят из комбинации металла и диэлектрика, которая включает проводящую рамку с внешними выводами и формованный изолирующий компонент. Во всех типах пластиковых корпусов все необходимые действия по металлизации выводов выполнены изготовителем корпуса, чтобы избежать покрытия оловом или металлизации пользователем.

4.2.3 Маркировка

Все компоненты должны иметь маркировку обозначения компонента и указателя первого вывода.

4.2.4 Вид упаковки

Вид упаковки плоских корпусов может иметь цилиндрическую форму, но в большинстве случаев плоские корпуса поставляют в ленте.

4.2.5 Анализ процесса

Рекомендуется, чтобы компоненты выдерживали десять циклов стандартной операции оплавления, выполняемой при температуре 235°С. Каждый цикл должен продолжаться в течение 60 с при температуре 235°С. Компоненты также должны выдерживать погружение в расплавленный припой при температуре 260°С не менее 10 с. Компоненты должны удовлетворять требованиям IEC 61760-1.

4.3 Размеры компонентов

Размеры компонентов для квадратных компонентов QFJ представлены на рисунках 2-4.

Размеры в миллиметрах

Рисунок 2 - Размеры квадратного компонента QFJ

4.4 Анализ формы паяного соединения

Форма и размеры галтели припоя после процесса пайки представлены на рисунке 3. Наименьшие, средние и наибольшие размеры каждой галтели на носке, пятке и боковой галтели вывода определены с учетом надежности соединения припоем, а также качества и производительности в процессе монтажа компонентов. Проектирование посадочных мест в дополнение к размерам галтели требует рассмотрения трех факторов, касающихся погрешностей:

- погрешности размеров компонентов ;

- погрешности установки компонентов на печатные платы ;

- погрешности формы контактной площадки на печатных платах .

Далее приведены формулы расчета допуска, с учетом этих факторов.

a) Пайка без эффекта самовыравнивания (уровень 1)

В процессе пайки расплавленным припоем эффект самовыравнивания отсутствует. В данном случае формулы не могут быть упрощены и остаются в том виде, в котором они представлены:

, ;

, ;

, .

b) Пайка без эффекта самовыравнивания (уровень 2)

, ;

, ;

, .

с) Пайка с эффектом самовыравнивания (уровень 3)

, ;

, ;

, .

В процессе пайки оплавлением действует эффект самовыравнивания, так как компонент не фиксируется с помощью клея. В процессе поверхностного монтажа при пайке оплавлением смещение компонентов при установке и погрешность формы контактной площадки на платах с печатным монтажом могут быть исправлены с помощью эффекта самовыравнивания. Учитывая самовыравнивание, значения и допускается не учитывать. Таким образом, формулы могут быть упрощены следующим образом:

, ;

, ;

, .

В зависимости от требуемой прочности пайки, возможностей используемого процесса производства и т.д. допускается использовать любой допуск, отличный от допуска, приведённого выше.

Наименьший размер паяного соединения для галтели на носке, на пятке и боковой галтели, представлен на рисунке 3.

Допуски рассматриваются статистически и предполагают равномерное распределение погрешности размеров компонента, погрешности при производстве печатной платы и погрешности при установке компонента.

Погрешность формы контактной площадки на печатных платах и погрешности оборудования при установке компонента приведены в таблице на рисунке 3. Эти значения могут быть изменены, исходя из точности установки оборудованием или точности изготовления печатной платы. Диапазоны допусков компонентов (, , и ) получены путем вычитания наименьших размеров из наибольших размеров, представленных на рисунке 2. Разработчик может также изменить эти значения, основываясь на опыте сотрудничества с его поставщиками. Изменение допусков может привести к дополнительным посадочным местам (посадочные места с размерами, отличными от зарегистрированных IEC посадочных мест).

Размеры для наименьших галтелей припоя на носке, пятке, или боковой галтели (, , ) были определены на базе промышленных эмпирических знаний и испытаний надежности. Сила соединения припоем главным образом определяется объемом припоя. Видимая галтель припоя необходима для свидетельства надлежащего смачивания. Таким образом, значения в таблице, как правило, предусматривают положительный размер галтели припоя. Однако разработчик может увеличить или уменьшить наименьшее значение, основываясь на возможностях процесса.

Размеры в миллиметрах

Рисунок 3 - Выступ паяного соединения компонента QFJ для разных уровней (см. IEC 61188-5-1, таблица 5)

4.5 Размеры посадочного места

Размеры посадочного места для компонентов QFJ представлены на рисунке 4.

Область установки вычисляют, используя следующие формулы. Округление наименьших значений равно 0,05 мм, наибольших значений - 0,5.

большее значение из выражения или запас области установки ,

большее значение из выражения или запас области установки .

Размеры в миллиметрах

Рисунок 4 - Размеры посадочного места для квадратного корпуса QFJ

5 Плоский корпус с J-образными выводами QFJ (прямоугольный) пластмассовый

5.1 Введение

В настоящем разделе представлены размеры компонентов и посадочных мест для прямоугольных корпусов QFJ (плоский корпус с J-образными выводами). Также рассматривается основная конструкция.

5.2 Описание компонентов

Компоненты QFJ широко применяют в коммерческой, промышленной или военной электронике.

5.2.1 Основная конструкция

Типовая конструкция представлена на рисунке 5

Рисунок 5 - корпус QFJ (прямоугольный)

Компоненты QFJ (плоские корпуса с J-образными выводами с четырех сторон) используются там, где не требуется герметичность. Другие ограничения включают небольшой диапазон рабочей температуры (как правило, от 0°С до 70°С) и обычные условия эксплуатации. Компоненты QFJ в пластмассовом корпусе имеют низкую цену по сравнению с керамическими корпусами.

5.2.2 Материалы выводов

Высокая плоскостность выводов в корпусах с выводами, монтируемыми на поверхности, является важным фактором надежности пайки выводов к печатной плате. Плоскостность может быть измерена относительно трех нижних выводов корпуса. Допускается отклонение от плоскостности не более 0,1 мм, однако рекомендуется 0,05 мм.

Пластмассовый корпус до формовки был разработан для соединения с печатным узлом через розетку. Давление пружины по сторонам корпуса требуется как для ограничения смещения, так и для сглаживания эффекта коробления подложки до 0,5%. Также допустима пайка выводов к основанию печатного узла. Конструкция предполагает использование кремнийорганической изоляции кристалла.

Пластмассовые корпуса с выводами до и после формования состоят из комбинации металла и диэлектрика, которая включает проводящую рамку с внешними выводами и формованный изолирующий компонент. Во всех типах пластиковых корпусов все необходимые действия по металлизации выводов выполнены изготовителем корпуса, чтобы избежать покрытия оловом или металлизации пользователем.

5.2.3 Маркировка

Все компоненты должны иметь маркировку обозначения компонента и указателя первого вывода.

5.2.4 Вид упаковки

Вид упаковки плоских корпусов может иметь цилиндрическую форму, но в большинстве случаев плоские корпуса поставляются в ленте.

5.2.5 Анализ процесса

Рекомендуется, чтобы компоненты выдерживали десять циклов стандартной операции оплавления, выполняемой при температуре 235°С. Каждый цикл должен продолжаться в течение 60 с при температуре 235°С. Компоненты также должны выдерживать погружение в расплавленный припой при температуре 260°С не менее 10 с. Компоненты должны удовлетворять требованиям IEC 61760-1.

5.3 Размеры компонентов

Размеры компонентов для прямоугольных компонентов QFJ представлены на рисунке 6.

Размеры в миллиметрах

Рисунок 6 - Размеры прямоугольного компонента QFJ

5.4 Анализ формы паяного соединения

Форма и размеры галтели припоя после процесса пайки представлены на рисунке 3. Наименьшие, средние и наибольшие размеры каждой галтели на носке, пятке и боковой галтели вывода определены с учетом надежности соединения припоем, а также качества и производительности в процессе монтажа компонентов. Проектирование посадочных мест в дополнение к размерам галтели требует рассмотрения трех факторов, касающихся:

- погрешности размеров компонентов ;

- погрешности установки компонентов на печатные платы ;

- погрешности формы контактной площадки на печатных платах .

Размеры в миллиметрах

_______________

* Брак оригинала. - .

Рисунок 7 - Выступ паяного соединения компонента QFJ для разных уровней (см. IEC 611885-1, таблица 5)

Далее приведены формулы расчета допуска с учетом этих факторов.

a) Пайка без эффекта самовыравнивания (уровень 1)

В процессе пайки оплавлением никакого эффекта самовыравнивания не наблюдается. Таким образом, формулы не могут быть упрощены и остаются в том виде, в котором они представлены ниже:

, ;

, ;

, .

b) Пайка без эффекта самовыравнивания (уровень 2)

, ;

, ;

, .

с) Пайка с эффектом самовыравнивания (уровень 3)

, ;

, ;

, .

В процессе пайки оплавлением действует эффект самовыравнивания, так как компонент не фиксируется с помощью клея. В процессе поверхностного монтажа при пайке оплавлением смещение компонентов при установке и погрешность формы контактной площадки на платах с печатным монтажом могут быть исправлены с помощью эффекта самовыравнивания. Учитывая самовыравнивание, значения и допускается не учитывать. Таким образом, формулы могут быть упрощены следующим образом:

, ;

, ;

, .

В зависимости от требуемой прочности пайки, возможностей используемого процесса производства и т.д. допускается использовать любой допуск, отличный от допуска, приведенного выше.

Наименьший размер паяного соединения для галтели на носке, на пятке и боковой галтели, представлен на рисунке 7.

Допуски рассматриваются статистически и предполагают равномерное распределение погрешности размеров компонента, погрешности при производстве печатной платы и погрешности при установке компонента.

Погрешность формы контактной площадки на печатных платах и погрешности оборудования при установке компонента приведены в таблице, на рисунке 3. Эти значения могут быть изменены, исходя из точности установки оборудованием или точности изготовления печатной платы. Диапазоны допусков компонентов (, , и ) получены путем вычитания наименьших размеров из наибольших размеров, представленных на рисунке 2. Разработчик может также изменить эти значения, основываясь на опыте сотрудничества с его поставщиками. Изменение допусков может привести к дополнительным посадочным местам (посадочные места с размерами, отличными от зарегистрированных IEC посадочных мест).

Размеры для минимальных галтелей припоя на носке, пятке, или боковой галтели (, , ) были определены на базе промышленных эмпирических знаний и испытаний надежности. Сила соединения припоем главным образом определяется объемом припоя. Видимая галтель припоя необходима для свидетельства надлежащего смачивания. Таким образом, значения в таблице, как правило, предусматривают положительный размер галтели припоя. Однако разработчик может увеличить или уменьшить минимальное значение, основываясь на возможностях процесса.

5.5 Размеры посадочного места

Размеры посадочного места для компонентов QFJ представлены на рисунке 8.

Область установки вычисляют, используя следующие формулы. Округление наименьших значений равно 0,05 мм, наибольших значений - 0,5 мм.

большее значение из выражения или запас области установки,

большее значение из выражения или запас области установки.

Рисунок 8 - Размеры посадочного места прямоугольного компонента QFJ

Библиография

__________________________________________________________________________

УДК 621.3.049.75:006.354 МКС 31.190 IDT

Ключевые слова: печатные платы, печатные узлы, компоненты в корпусах с J-образными выводами с четырех сторон, размеры паяного соединения, размеры посадочных мест

__________________________________________________________________________

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2014