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贴片式连接器

   摘　　要

  表面贴连接器可以采用微小脚距并保证焊接质量，从而又为厂商提供了更多的灵活性。故随着电子产品的小型化、轻型化，表面贴装连接器将得到更加长足的发展。

一.贴片式元件的发展趋势

自五十年代起，表面焊贴装技术（SMT）就已经开始被有些厂商使用。但是，SMT连接器的使用却是近期才开始，并逐渐被更多厂家重视起来。产生这种情况的原因可能是由于使用SMT连接器即会面临技术挑战，又未能使用户感到SMT可以有效的节省板路的面积。

随着时代的发展，连接器已经成为大多数PC线板上极少剩余的穿孔式部件了。生产商也发现通过减少货不使用混合式的焊接技术（即在同一块电路板上同时使用表面贴和穿孔式部件），而全部采用SMT工艺可以为厂商提高生产效率和降低成本。工程人员发现，SMT可以帮助厂商更充分地利用电路板地两面从而达到缩小板路面积，减少生产程序地作用。此外，穿孔式部件要求较大的脚距以便于焊接，而表面贴连接器可以采用微小脚距并保证焊接质量，从而又为厂商提供了更多的灵活性。

二.常见的贴片式连接器的引线方式

2.1.常规的表面贴片式连接器

根据 SMT部件的形状和用途，较常见的引线构造有海鸥式，J式和平行式等几种（见图）。每一种引线构造都有其独特的性质，特点和用途。在SMT连接器的引线构造上，海鸥式是*常见的一种引线构造。J式引线虽可以提供更好的焊接厚度和接口，但制造J式引线往往要使用比较复杂和昂贵的锻床才能完成。成品后，却又不能为用户提供任何技术和工艺上的优势。平行式的引线构造又会发现其缺少引线与焊垫接触应有的表面积。然而，是否能提供良好的引线与焊整的接触正是SMT用户*关心的实际问题。实践证明，平行式引线在焊接后所能提供的抗拉力小于海鸥式或J式引线的一半。

引线的错位会导致引线偏离线板上的锡垫从而在焊接过程中产生虚焊和桥连。每一个微小的引线的误差往往总和成不可忽视的严重的错位，甚至可以导致高达50%引线不能正确的放置在锡垫上。

海鸥式引线是将引线弯曲成垂直的90角。其常见的问题是引线成型时和成型后对其弯曲角度的误差的控制和保持。目前，本行业对弯角误差的允许值一般为0与7之间（即：引线角度不大于90，不小于83）。

任何不正确的操作和运输都可能导致引线变形。为了确保用户对质量的要求，申泰公司采取了数据统计监测的方法（SP）来控制生产程序，以便及时发现并解决任何可能发生的质量问题。

2.2.PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)载体

还有一种采用的是PLCC32封装方式，从外形呈正方形，四周都有管脚，外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。

2.3.BGA(Ball Grid Array)球状矩阵排列封装

BGA封装为底面引出细针的形式，得用可控塌陷芯片法焊接（简称C4焊接）。用BGA封装不但体积较小，同时也更薄（封装高度小于0.8mm）。于是，BGA便拥有了更高的热传导效率，非常适宜用于长时间运行的系统、稳定性**。BGA封装的I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP，从而提高了组装成品率。虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，简称C4焊接，从而可以改善它的电热性能。它具有信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高等优点，缺点是BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大。

三.贴片式元件材料的发展趋势

3.1.绝缘材料的选择

一般来说在操作过程中，SMT连接器要比穿孔式连接器承受更高的温度。这是由于在使用时，厂商是采用不同的方法来将两种不同的连接器焊接到板路上的。

实践中，穿孔式连接器的焊接是采用波峰焊接技术来完成的。这种焊接技术要求穿孔式部件的引线穿过线板，在焊接时穿过电路板的引线部分通过融化的焊锡液面来完成的。在波峰焊接过程中，由于有印制板将焊点和硬塑绝缘体隔离开，故只有穿过板路的金属接脚部分与高温的焊锡液面接触。而印制板又可将大部分的热量和部件隔开。所以，穿孔式部件并不需要耐高温的特种原材料，仍旧能达到焊接的要求。

焊接SMT连接器则不同。SMT部件都是通过高温炉完成的，。比较常见的高温炉有：回流焊炉（IC），红外焊炉（IR），和化热焊炉（利用化学反应产生热量）。在焊接SMT部件时，不但整个电路板都要通过高温炉，并持续足够的时间来使焊锡融化后在与SMT引线结合。这就要求SMT部件必须能在230℃温度下保持20~30秒而不变形。在有些情况下，IR和IC的操作过程会要求连接器在高达260℃的温度下经受很高的温度使SMT部件通过高温炉。炉问过热货时间过长都可以导致金属化合物，开焊，或使电路板和一些敏感部件受损。

为了保证SMT焊接过程对部件的要求，近年来已经陆续开发出了许多耐高温的塑料绝缘体。在研究和实践中发现，LCP，PPS，PCT等塑体具有较优良的耐高温性和可塑性。塑体表现在散热快，抗湿性强，和易于注塑成型等方面。尤其重要的是，这些塑料绝缘体具有超群的稳定性，低弯曲度，并可以注塑成微小的形状，从而可以减小连接器的体积并因此帮助焊接过程中热量的分布。

传统的纤维聚乙烯材质是非耐高温塑质的绝缘体，通过高温炉时会融化，故应用在穿孔式连接器上并只能在波峰焊接过程中。

3.2.触点金属选择

选用触点原料时，厂商应侧重于对金属的耐疲劳性和韧性的选择。现比较常见的触点原料为磷青铜和铍铜。这是因为SMT插座的金属触点都要在高精度锻床上锻压成型后，仍具有合理的插力和引离力的比例。由于插座触点在焊接后仍具有其特有的韧性，从而保证了插座在与端子多次插拔后仍能保持其**度和信号传导的可靠性。

事实上，磷青铜的材质更好于铍铜。逐渐增长的微引线间具连接器的使用也要求生产商使用高可靠性的磷青铜原料，而经过热处理的磷青铜更能**地体现出其优良的耐疲劳性和韧性。故而小间距SMT连接器一般都用磷青铜。对于引线间距较大的连接器，铍铜材质的触点就足够了。

触点的电镀仍旧采用在镍底上镀锡，镀金，或分层电镀工艺。应注意的是，触点一般应采用分层式电镀，即与端子的接触部分镀金以保证与端子高质量的结合和讯号传导，而引线部分镀锡以易于焊接。

四.引线的共面度问题

为保证高质量的焊合点，SMT连接器的引线设计必须在具有足够的焊接面的同时，能发挥其材质能承受的*大的承受力以对抗外力的牵引。这一点在微间距SMT连接器上尤为重要。由于SMT工艺不同于穿孔式，在穿孔式连接器可以接受的误差，往往是SMT连接器不能接受的。

应该说明的是，连接器生产商在生产过程中*难控制的是引线的共面度。引线的共面度是指引线成型后，将所有引线以水平面为基准，*高的引线到*低的引线的距离。理论上，所有的引线都应该保持在同一的平面上。原因是任何一个引线严重的高于或低于水平面，都会导致开焊或虚焊。不难理解，共面度越小表明激光平面度检测系统的检测结果是引线越水平，焊接效果就会更理想。共面度非常难控制而且费时费力。但为了确保焊接的质量，连接器生产商也必须采取多种措施以保证将共面度控制在允许的范围内。有效的方法有对锻床的调整保养和加强对产品的质检。对于现时的工艺要求，允许的共面度应小于0.20mm，否则就会影响焊接质量。

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