SC70-5封装半导体元器件三维结构

　　做PCB结构设计这么多年，SC70这类小尺寸封装的元件是高密度板卡设计里绕不开的选型对象，这次做的SC70-5封装三维结构，完全是按照实际量产的封装尺寸公差做的还原，不是那种随便拉个方块凑数的模型。先从实际应用场景说，这类五引脚的SC70封装，大多用在便携消费电子、工业传感模块、小型电源管理板上，比如TWS耳机的电源管理电路、手持测温设备的信号放大前端、工业接近开关的信号处理单元，都会用到这个封装的芯片，它比SOT23-5的占板面积小差不多三成，在板卡空间寸土寸金的场景里，这个尺寸优势直接决定了产品能不能做小。

　　做这个模型的时候最先考虑的是安装边界，很多新手建模的时候容易忽略焊盘和引脚的干涉问题，我在做引脚弯折弧度的时候，特意参考了JEDEC的封装标准，引脚的共面度控制在0.1mm以内，引脚伸出本体的长度、引脚之间的节距，完全匹配常规SMT贴片的钢网开口尺寸，不会出现模型导进去之后，引脚和焊盘对不上，或者引脚穿进PCB板里的问题。本体部分的尺寸，长度、宽度、厚度都按量产封装的标称值做，本体顶部的极性标记点也做了还原，那个圆形的标记点是SMT贴片的时候做视觉对位用的，位置偏差控制在0.05mm以内，要是这个标记点位置错了，贴片的时候极性搞反，整板的元件都可能烧坏。

　　再说说设计思路，一开始做的时候我没急着拉本体，先把引脚的成型路径画出来，SC70的引脚是鸥翼型结构，弯折处的圆角不能做太尖，不然实际生产的时候引脚容易应力断裂，尤其是做波峰焊或者回流焊之后，热胀冷缩的应力会集中在弯折直角处，时间长了引脚容易脱焊，所以我在引脚弯折的位置留了符合工艺要求的圆角，引脚末端的焊脚平面做了微凸的处理，和实际元件引脚的焊锡浸润面形态一致，做热仿真或者焊盘应力分析的时候，这个细节能让仿真结果更贴近实际情况。

　　实际选型的时候，很多结构工程师只看元件的标称长宽，忽略元件高度和周边结构的干涉，这个模型里本体的高度是按塑封料的实际厚度做的，包括本体底部和PCB表面的间隙，也留了符合SMT工艺要求的高度，不会出现模型里元件贴在板上，实际贴装的时候因为引脚抬升高度不够，导致本体底部和丝印层或者板上的阻焊层摩擦的问题。还有第五个引脚的位置，SC70-5的引脚排布是三边出脚？不对，不对，这个是单侧三个引脚，对侧两个引脚的排布，我在做的时候特意核对了引脚的序号排列，从极性标记点对应的引脚开始数，序号顺序完全和 datasheet 里的定义一致，导进PCB设计软件里做引脚映射的时候不会出现序号错乱的问题。

　　之前有同行做的同类封装模型，把引脚的厚度做厚了0.2mm，结果贴装的时候引脚和相邻的0402封装电阻的焊盘短路，打样回来废了二十多片板，我做这个模型的时候，引脚的厚度、宽度都按实际引线框架的尺寸做，引脚之间的间隙也留够了安规要求的爬电距离，在低压直流电路里，这个间隙完全满足绝缘要求，不用额外做开槽处理。还有本体的脱模斜度，塑封元件的本体侧面不是完全垂直的，我在做的时候加了0.5度的脱模斜度，和实际注塑出来的塑封本体形态一致，做结构干涉检查的时候，要是旁边有屏蔽罩或者结构件，这个斜度的存在能避免误判干涉，毕竟实际元件的上表面尺寸比下表面和PCB接触的位置略小一点，要是做成完全垂直的方块，检查干涉的时候会以为元件和屏蔽罩碰上了，实际生产的时候其实是有间隙的。

　　从设备实际用途来说，这个模型主要是给PCB Layout工程师做结构布局用的，也可以给SMT产线做贴片程序的视觉对位参考，还有做产品整机跌落仿真的时候，这个引脚的结构强度参数也能对应上实际材料的属性，引脚用的是铜合金镀锡的材质，我在建模的时候把引脚的壁厚做的和实际引线框架一致，做跌落冲击仿真的时候，能准确模拟引脚受冲击之后的变形情况，不会出现模型刚性太强，仿真出来引脚永远不会断，实际摔一下就脱焊的问题。另外做热设计的时候，塑封本体的导热系数对应的壁厚也做了准确还原，仿真芯片工作的时候的温升，本体的散热面积和实际元件一致，算出来的结温数据更有参考价值，不会因为模型壁厚不对，导致散热面积算错，温升仿真结果差个三五度，影响散热方案的选型。

　　很多人觉得这种小元件的模型随便做做就行，真到打样的时候就会发现各种小问题，比如引脚的共面度不对，贴片的时候有的脚虚焊，或者本体高度不对，装外壳的时候顶到壳体的内筋，我做这个模型的时候把这些量产中容易踩的坑都在建模阶段规避了，不管是做结构评审、SMT工艺检查还是热仿真、应力仿真，这个模型都能直接用，不用再反复调整尺寸。