多规格DFN与TSON贴片封装三维结构

　　在消费电子、工业控制板卡、汽车电子模块的PCB布局设计环节，表面贴装元器件的封装三维模型是结构干涉校验、钢网开孔设计、贴装程序编写的核心参考依据，本次梳理的多规格DFN与TSON封装三维结构，覆盖了当前中小功率半导体器件常用的贴装封装尺寸，可直接导入PCB结构设计软件完成装配校验。从实际应用场景来看，这类无引脚方形扁平封装多用于电源管理IC、MOS管、信号转换芯片等器件，相比传统的SOP、QFP封装，DFN与TSON封装的贴装占板面积更小，引脚寄生参数更低，散热性能更优，在高密度板卡设计中被广泛采用，很多便携设备的主板上，这类封装的器件占表面贴装器件总量的三成以上，对封装尺寸的精准度要求极高。

　　做这类封装的三维建模时，首先要明确不同规格的安装边界，从2x2mm的DFN-6到5x5mm的DFN-14，再到3.3x3.3mm的TSON-10，每一种规格的本体高度、引脚焊盘位置、引脚间距、散热焊盘尺寸都要严格对应实际器件的公差范围，比如0.65mm引脚间距的DFN-14封装，焊盘的宽度偏差不能超过0.05mm，否则在SMT贴装过程中容易出现引脚虚焊、桥连的问题，建模时需要把引脚的侧面拔模角度、本体边缘的倒角、本体顶面的定位标记都做出来，那个一角的圆形凹点是封装的第一引脚定位标识，在贴装编程时是视觉识别的关键特征，不能遗漏。

　　很多结构工程师在做板卡布局时，容易忽略封装本体的高度公差，比如同是DFN-8封装，不同厂商的器件本体高度可能在0.8mm到1.2mm之间浮动，如果三维模型只做了单一高度，在做板卡与外壳的间隙校验时就会出现干涉，尤其是在超薄便携设备的设计中，0.2mm的高度差就可能导致外壳装配后顶到器件，造成器件损坏。另外，这类封装的底部散热焊盘是建模时需要重点关注的部分，很多DFN封装的底部有大面积的裸露散热焊盘，需要和PCB上的散热过孔对应，建模时要把散热焊盘的位置、尺寸和引脚焊盘做明确的区分，不能和本体结构混为一体，否则在导出STEP模型做热仿真时，会出现材料属性赋值错误的问题。从设计思路上来说，这类封装模型不需要做过于复杂的内部结构，只需要把外部装配需要的所有特征做全即可，包括本体的外形尺寸、所有引脚焊盘的位置与尺寸、定位标记、散热焊盘结构，同时要保证模型的坐标系原点和封装的第一引脚位置对应，方便在PCB软件中直接调用装配。实际生产中，SMT生产线的吸嘴取料位置也需要参考封装的三维模型，本体顶面的平面度特征要准确，不能出现凸起的多余结构，否则会导致吸嘴取料时漏气，造成抛料率上升。

　　不同规格的DFN与TSON封装在引脚排布上也有差异，比如DFN-6的引脚是两侧排布，每侧3个引脚，而TSON-10的引脚虽然也是两侧排布，但引脚的宽度和间距和同尺寸的DFN封装有区别，建模时不能直接缩放同系列模型套用，必须逐一核对引脚的位置尺寸，避免出现焊盘对位偏差。在做整机结构的跌落仿真时，这类表面贴装器件的封装外形尺寸也会影响仿真结果的准确性，如果模型的边角做的过于尖锐，仿真时会出现应力集中的误判，实际器件的本体边角都有微小的圆角，建模时要按照实际的注塑成型特征还原，不能做直角结构。另外，封装本体的材质是阻燃环氧树脂，建模时不需要表现内部的芯片和引线结构，因为结构设计和装配校验只需要外部的装配尺寸，内部结构不会影响板卡布局和贴装工艺，反而会增加模型的文件体积，拖慢设计软件的运行速度。对于需要做Rendering渲染的场景，模型的表面质感要匹配实际塑封器件的哑光黑质感，引脚部分做金属镀锡的质感即可，不需要做多余的纹理装饰，保证渲染后的装配图和实际生产的板卡视觉效果一致，方便做产品宣传资料和生产作业指导书的配图。