一、引言

在电子封装技术领域，LGA（Land Grid Array，焊盘网格阵列）封装以其紧凑的结构和优异的性能，成为加速度传感器的主流封装形式之一。然而，其表面贴装工艺对 PCB 设计、钢网制作及焊接工艺有极高要求。意法半导体（ST）发布的《LGA 封装加速度传感器表面贴装技术指导纲要》（TN0018），系统梳理了从 PCB 设计到焊接成型的全流程技术规范，为工程师提供了重要参考。本文将结合文档核心内容，解析关键技术要点，助力提升产品可靠性与生产良率。

二、PCB 设计：奠定可靠贴装的基础

（一）焊盘与阻焊掩模设计

1. 尺寸参数

• PCB 焊盘尺寸需在器件焊盘基础上单边增加 0.1mm（即长度 / 宽度：B = LGA 焊盘长 + 0.1mm，C = LGA 焊盘宽 + 0.1mm），以确保焊接时的润湿性和机械强度。
• 阻焊掩模开孔需覆盖焊盘并向外扩展，形成 “焊盘外扩间隙”（A≥0.25mm），总开孔尺寸为焊盘长度 + 0.3mm（内部 0.05mm，外部 0.25mm），宽度方向为 PCB 焊盘宽度 + 0.1mm（E = C+0.1mm）。
  

  
  

• 核心目的

  ：通过增大器件与 PCB 的间隙，减少焊接应力对传感器精度的影响。

2. 布局禁忌

• 传感器下方区域（顶层金属层）必须定义为 “禁入区”，禁止布置任何走线或元件，避免因 PCB 弯曲产生的机械应力传递至器件。
• 距离传感器 2mm 范围内禁止放置大型插件器件（如按钮、屏蔽盒），防止温度梯度导致的性能漂移。
• 连接焊盘的走线需严格对称，平衡回流焊时的热应力，避免器件位置偏移或焊锡量不均。
• 脚 #1 标志点必须悬空，确保器件电气功能正常。

（二）材料与结构优化

PCB 板材需选用高刚性材料，减少弯曲变形；导电层铜箔厚度建议根据电流负载合理设计，兼顾导电性与机械稳定性。

三、钢网设计与锡膏印刷：精密控制的核心环节

（一）钢网技术参数

1. 材质与厚度

• 推荐使用不锈钢钢网，厚度控制在 90-150μm（3.5-6mil），确保锡膏厚度既能填充器件与 PCB 间隙，又便于后续助焊剂清洗。

2. 开孔设计

• 开孔形状为矩形，尺寸比 PCB 焊盘小 25μm（1mil），面积占焊盘的 70%-90%，避免锡膏过量导致桥连；开孔剖面建议采用梯形并倒圆，提升印刷时的脱模效果。
• 精密对准要求：钢网与 PCB 的对位精度需控制在 ±25μm 内，确保焊盘与开孔完全匹配，尤其适用于引脚间距极小的 LGA 封装。

（二）锡膏选择与工艺

推荐使用 Sn/Ag/Cu 无铅锡膏，符合环保要求；印刷后需检查锡膏的均匀性，避免出现厚度不均、塌陷或漏印等缺陷，影响焊接质量。

四、焊接工艺：温度曲线与加工控制

（一）回流焊参数

焊接温度曲线需根据 PCB 上所有元件的耐温特性综合设定，无需单独为传感器制定特殊曲线。LGA 封装符合 JEDEC J-STD-020C 标准 MSL3 等级，支持二次回流焊，但需注意：

• 封装侧面露出的金属焊盘严禁有焊料回流，避免短路或机械干涉；
• 焊接后若使用非自清洗锡膏，必须彻底清除助焊剂残留物，防止焊盘间漏电或腐蚀。

（二）环境与可靠性

传感器采用 ECOPACK® 无铅封装，符合 JEDEC JESD97 二级互连标准，焊接条件（如最高温度、时间）需参考器件内盒标签标注的额定值，确保长期使用中的环境适应性（如温度、湿度冲击）。

五、附录：LGA 封装外形与尺寸规范

文档提供了 6 种典型 LGA 封装的详细尺寸（如 5x5x1.6mm 8 脚、3x3x1.0mm 16 脚等），包括焊盘布局、引脚间距、封装高度等参数（具体数据见表 A.1-A.6）。设计时需严格对照产品数据手册，确保封装与 PCB 焊盘的几何匹配。

六、总结：全流程管控确保封装可靠性

LGA 封装加速度传感器的表面贴装是一项系统性工程，从 PCB 布局的应力优化到钢网开孔的微米级精度控制，再到回流焊温度曲线的精准设定，每个环节均需遵循严格的技术规范。通过对称走线设计、禁入区规划、锡膏印刷精度管控及焊接后清洗工艺，可有效提升器件的机械稳定性与电气性能，避免因工艺缺陷导致的传感器精度偏差或失效。

工程师在实际应用中，需结合具体产品型号（参考附录封装尺寸）与生产条件，细化各环节参数，并通过首件测试、AOI（自动光学检测）与 X 射线透视等手段，对焊接质量进行全流程监控。唯有如此，才能充分发挥 LGA 封装的技术优势，满足工业、消费电子等领域对高精度加速度传感器的严苛需求。

延伸思考：随着 MEMS 传感器向微型化、高集成度发展，LGA 封装的贴装技术将面临更高的精度挑战。如何通过数字化工艺仿真（如焊点应力模拟）与智能检测技术（如 AI 缺陷识别）进一步提升良率？这将是未来产业升级的关键方向。