导言
每年，军用和航天范畴都会要求本钱更低、准确度更高和速度更快的体系。日益严厉的尺度、分量和功耗约束条件，再加上大型 FPGA 苛刻的电源要求，导致业界决断地转向 POL (负载点) 电源架构。
旨在满意上述需求的一种解决计划，凌力尔特的 µModule® (微型模块) 技能现已得到了商场的广泛认可，其可供给完好的体系级封装解决计划，不只简化了规划，一起也最大极限地减小了外部组件。
图 1：µModule 产品结构
µModule 开关稳压器开始选用的封装技能是 LGA (平面网格阵列)，这种封装很好地适应在广泛的商场。可是，有些需求面临十分严格之环境的运用则倾向于运用 BGA (球栅阵列) 互连，凌力尔特为满意此类要求开发了相应的封装。
图 2：LGA 和 BGA 封装互连
在本文中，咱们将愈加详尽地研讨 LGA 和 BGA 封装的比较功用，并评论金或锡铅 (SnPb) 合金以及无铅组件涂层的长处。
组件端子涂层
在考虑组件涂层时，欧洲的军用和航天商场需求呈现出“各自为营”的态势，有些公司悉数选用无铅涂层，而其他一些公司却采纳完全避免运用无铅涂层的战略，更常见的状况则是根据单个项目的特定需求采纳兼用的办法。
构成这种状况的一个重要要素是军用和航天设备持续被扫除在有必要履行 RoHS II (有害物质约束) 指令的规模之外，答应其运用 SnPb 组件涂层。人们最关怀的是选用纯锡电镀所构成的锡须对牢靠性发生的晦气影响，其将导致因为细距离相邻导体的短路而引发潜在的设备毛病。在镀锡时参加铅 (Pb) 仍然是业界用于按捺晶须构成的规范办法。
关于SnPb 涂层的运用而言，需求权衡考虑的要素是组件供货的可行性、分销库存的缺少和交给时刻的延伸。通过强制选用 SnPb 涂层，相关公司有时还会抛弃运用更多仅限无铅涂层的新式组件。尽管这能够由那些供给剥离和从头电镀或植球工艺的第三方公司来战胜，可是额定的热循环和从头测验过程中面临的困难，加之由此带来的相关本钱等则使其成为不太抱负的办法。
在选用无铅组件的一起，另一种经常被业界所运用的锡须按捺方式是运用比如 Parylene (聚对二甲苯) 或 Arathane® (敌螨普) 等聚合物保形涂层，多年来，它们现已体现出了阻挠锡须侵入的效果。
互连的考虑
面临前一节所评论的多样化需求，凌力尔特选用 LGA 封装的 µModule 产品供给了一种通用的解决计划，这是因为镀金焊盘在军用和航天体系中得到了长时间运用，并且它们一起还具有契合 RoHS 规范的优势。
可是，选用镀金组件时需求重视的一个问题是金的脆性，并且这一点关于那些接受严格环境条件的大型 BTC (底部端子组件) 来说尤为杰出。在回流焊过程中，金溶化到焊点中，并在结晶结构中发生弱界面，金锡 IMC (金属间化合物) 薄片与周围焊料之间的 CTE (热膨胀系数) 差异会导致焊点的龟裂，并在组件重复进行温度循环时终究呈现开路。作为业界的一条长时间的阅历规律，主张焊点中金的分量百分比不要超越约 3% 的门限值，而凌力尔特的 LGA µModule 产品则满意了这项要求 (关于 SnPb 和 SAC305 焊膏均是如此)。为此，有些公司在具代表性的 PCB 和环境条件下运用特别的菊链式互连样本自行展开了针对 BTC 的实验。
添加至 PCB 的一个接合点和距离柱中的焊膏量可通过使接合点愈加和婉而改进互连的牢靠性。军工和航天业所做的测验得出了这样的定论：在很可能遇到严格环境条件的场合 (特别是机载体系) 中，BGA 封装一般比 LGA 封装更受喜爱。BGA 封装还有一个额定的优势是清洗作业变得愈加简单，然后减少了关于污染的忧虑。
因为这些原因，现在 µModule 稳压器除了供给 LGA 封装之外也可供给 BGA 封装。 BGA 封装的缺陷是热效率略有下降 (约 0.5ºC/W) 且组件高度整体添加了 0.6mm。凌力尔特的 BGA µModule 稳压器的规范级产品选用 SAC305 无铅装备，特定的产品则可根据需求供给锡铅 Sn63Pb37 焊球。
牢靠性测验和特性
恰当地处理这些重视点是很重要的，凌力尔特对选用 LGA 和 BGA 装备的µModule 产品之互连牢靠性均进行了许多的实验。
依照布景，咱们应该把组件测验和互连测验差异开来，前者在初始判定及后续的牢靠性监督中运用，而后者则是针对选定 PCB 装备、安装工艺和温度循环参数所做的实践功用特性剖析。
许多的组件级 µModule 产品测验显现牢靠性水平达到了反常高的 0.72 FIT (1 FIT = 10亿个器材操作小时中发生一个毛病)，可是因为篇幅的约束，本文将侧重介绍互连级测验。
完成了以下三类互连测验;
1) 菊链测验：该测验中，µModule 稳压器中的每个焊盘衔接至下一个焊盘以构成完好的电路，并在温度循环过程中根据 IPC-9701 和 JESD22-A104 规范进行实时监测。这种办法可保证每个焊盘都通过测验，并且因为许多焊盘在运用中是并联衔接的，因而比较于功用测验，人们一般优先选择菊链测验。
表 1：LTM4601A 菊链测验成果 (LGA 和 BGA 封装)
注 (1)：当选用韦伯 (Weibull) 散布曲线图对表 1 中的 5 个不合格产品进行剖析时，其估计一个 1% 的毛病点 (在 1780 个周期)。
注 (2)：选用 SAC305 (无铅) 焊膏进行的更多后续 LGA 产品测验 (至 6000 个周期) 显现：在一共 240 个其他不同的 µModule 产品样本中毛病率为零。
注 (3)：一切的 BGA 封装均选用 SAC305 焊球。
2) 功用测验：该测验中，µModule 稳压器在一块评价板上进行温度循环和测验以验证其运作的正确性。许多测验是针对 LGA 封装 µModule 稳压器进行的，并比较了选用 SnAgCu 无铅焊膏与 SnPb 焊膏时的状况。不过，测验将最大周期数约束在 2000 次，因而运用任一焊膏都未发生任何毛病。
3) 随机振动测验：依照 MIL-STD-202G 规范的 214A 办法在 50Hz 至 2000Hz 的频率规模内进行，这是一项十分苛刻的测验。选用 LGA-133 封装的 LTM4610A 的测验通过了测验规范 “Letter C” (在 9.26g RMS)，但关于测验规范 “Letter F” (在 20.71g RMS) 则未通过 Z 轴测验。对选用 BGA 封装的 LTM4601A 进行了实验，实验成果罗列鄙人面的表 2 中。在运用 SnPb 和 SAC305 (无铅) 焊膏时均获得了优秀的成果，在 20.71g RMS 条件下通过了测验。
表 2：BGA-133 封装的随机振动测验
定论
在能够预见的未来，军事和航天运用很可能将持续要求运用各种组件涂层，而致力于服务此类商场的制造商则有必要坚持关于 SnPb 组件涂层的支撑。比如凌力尔特 µModule 产品等选用镀金 LGA 封装的 BTC 具有通过验证的牢靠性和广泛的业界认可度。现在，µModule 产品可供给作为 LGA 封装代替计划的 BGA 封装版别，以合适那些环境特别严格的运用。
现已证明：具有契合 RoHS 规范的 SAC305 (无铅) 焊球并选用 SAC305 和 SnPb 焊膏的 BGA 封装十分牢靠，并能阅历 6000 次以上的温度循环而不发生毛病。关于那些强制要求选用SnPb 涂层的运用，凌力尔特现在可供给一种 SnPb BGA 的出厂封装选项。
