IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第73页
线 有关。为了达到 优 先 的 50μm 厚度 焊 点 ， 推荐 焊料 覆盖率 对 塞 孔 型 最少 为 50 % ，对 侵入 孔 型 至 少 为 75 % 。 周 边 焊 点填充 形成 也受 到 多 重 因 素 影响 。 由 于 封 装过程中的 分割 工艺，大 多数 商 用 不内 缩 BTC 元器件 外露 的端子 切口是 没 有 镀层 的 铜 。 这些 表面的 裸 铜 最终 会 氧 化 并可能会 影响典 型的 再 流 焊过程中对焊料的…
中湿润并沿着孔壁向下流使端部填塞。这流出
量与PCB厚度、散热焊盘区焊膏覆盖量和PCB表
面处理方式有关。在锡铅焊接制程，生产商注
意到采用少印焊膏和降低炉温峰值(低于215°C)
的方法来避免焊料流出。
导通孔填充和金属化盖孔是防止盖孔、灌淹孔
和侵入孔出现的好办法，尽管这确实需要二次
工艺。重要的是确保金属化盖孔工艺在焊盘产
生最小凹坑(<0.002in)。如
果接受较大的凹坑，
其俘获的空气/气体会在导通孔间产生空洞。
6.1.5.4 焊点间隙⾼度和填充形成 设计应该有
利于形成合适的间隙高度。间隙高度直接与散
热焊盘焊膏量和在封装底部外露焊盘的导通孔
类型相关。设计人员应该知道，板子组装研究
结果已显示焊点间隙高度随着散热区焊膏量的
增加和导通孔填塞的采用而增加。
间隙高度取决于润湿的焊料量或流入镀覆导通
孔的焊料量。侵入孔提供了焊料容易流入导通
孔
的通道从而减少了封装焊点间隙高度，而塞
孔由于导通孔的尾端已被填塞封闭，阻碍了焊
料流入导通孔。另外, 对于侵入孔设计，导通孔
数量和表面处理过的导通孔大小也影响间隙高
度。间隙高度也与组装时所用的焊膏类型和化
学反应情况、PCB厚度、表面处理和再流焊曲
IPC-7093-6-19-cn
图6-19 空洞对散热性能的影响
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IPC-7093-6-20-cn
图6-20 X光图例显⽰散热焊盘上的空洞
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线有关。为了达到优先的50μm厚度焊点，推荐
焊料覆盖率对塞孔型最少为50%，对侵入孔型至
少为75%。
周边焊点填充形成也受到多重因素影响。由于封
装过程中的分割工艺，大多数商用不内缩BTC
元器件外露的端子切口是没有镀层的铜。这些
表面的裸铜最终会氧化并可能会影响典型的再
流焊过程中对焊料的润湿，尤其是当封装没有
存放在受控的环境中。需要由供应商采取额外
的措施
来电镀或涂敷外露的铜端子切口以保证
焊料润湿。然而，焊料填充的形成可能取决于
所使用的焊膏(助焊剂)和受氧化的程度。
填充形成也与PCB焊盘大小、印 刷焊膏量和封装
间隙高度有关。如果间隙高度不过高，符合趾
部和跟部填充要求的焊盘尺寸设计配合1：1比例
的模板开孔，将为填充形成提供足够的焊料。
因为可用的焊料有限，对于较高的间隙高度-受
制于散热焊盘上的焊膏覆盖量-可能不能为填充
形成留下足够
的焊料。相反地，如果间隙高度
太低，会形成大凸面形的填充。
当BTC引线的外露端子切口确实有焊料润湿，
沿着BTC周边将形成焊料填充, 特别是当这些元
器件安装在伸出封装的PCB焊盘而且这些周边
焊盘的模板开孔1：1时。因为已有显示，中间
的焊盘焊料覆盖和导通孔类型对间隙高度有最
大的影响，所以有必要改变焊料量以形成最佳
填充。
如果通过散热导通孔的焊料溢出不能避免，元器
件可能
必须安装在组件正面(或最终焊接面)。
因为溢出的焊料会阻碍在另一面印刷可接受的
焊膏。见图6-21。
IPC-7093-6-21-cn
图6-21 侵⼊型导通孔焊料从PCB底部流出
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7 印制板上BTC元器件的组装
连接BTC元器件的组装工艺需要仔细的工艺开
发和控制。良好的制程控制会使制程不良率明
显下降。
7.1 PCB表⾯处理要求 均匀的PCB电镀厚度
是高组装良率的关键。没有十全十美的表面处
理，所有的表面处理都会存在一些问题。甚至
包括无铅HASL也被认为会产生讨厌的板翘和不
均匀的焊料表面。当使用浸锡时，需要考虑可
焊性和健康方面的担忧。
对于化学镍/浸金(EIG)表面处理来说，镀金层
厚度范围应该在0.05μm
到0.20μm之间，以避免
焊点的金脆化。EIG是一个好的选择，但会存
在黑盘问题；此问题通常发生在使用BGA的PCB
上。对BTC元器件来说，黑盘的问题没有这么
大。
使用有机可焊性保护覆盖(OSP)表面处理的PCB
也被推荐为镍金处理的替代。如果进行无铅焊接
工艺，就必须使用高温OSP。OSP层经过多次再
流焊后可能不再存在，比如在双面板组装时。
OSP是一个不错
的选择(低成本)，但当多次再流
焊或在波峰焊接时孔填充是OSP的主要问题。
高温OSP可以解决这些问题，但是确实会增加成
本。
浸银是可以接受的，因为有平整的处理表面，
但也有一些其它问题。比如：由于沉积制程不
足产生凹洞和凹孔，这些问题必须解决。同时
浸银的储存寿命有限，如不保护和在多次再流
焊制程不合适，这种类型的电镀将会变黑。浸
银解决了大部分OSP存在的
问题，但是表层的小
空洞、蔓延性腐蚀和在含盐和硫的环境变黑是
个问题。
对于热风整平(HASL)处理的PCB，应该了解并
监控表面平整度以确保整个BTC元器件焊接的
均匀性。
因为所有的表面处理都会存在一些问题，考虑两
种表面处理是比较明智的：单面板用OSP处理；
对于双面板和混合组装板(含有SMT和通孔组
装)使用EIG和浸银处理。使用OSP板时，在再
流 焊和波 峰焊使用氮 气会允许有额外
的灵活
性。而使用EIG板，即使在使用免清洗助焊剂
时也可不用氮气。使用活性强的助焊剂允许更
多的灵活性。使用活性强的助焊剂情况下，即
使没有氮气OSP也可以使用。因此，很重要的是
氮气的使用、助焊剂的类型、可靠性问题和成
本敏感性，这些对于表面处理的选择起着关键
的作用，见第5章。
关于表面处理有更
多的资料，请参考IPC-2221和
IPC-6012。
7.2 PCB设计 合理的焊盘图形设计是维持BTC
元器件高良率和焊点可靠性的关键。图7-1表示
了理想的BTC焊盘图形图例；图7-2表示了对于
BTC类元器件焊盘图形不好的图例。
元器件上的焊盘应该与板上的焊盘对齐，这样
在元器件焊盘和板子焊盘间形成完全的焊接。
此外对于内缩式封装，推荐将板子焊盘设计成
超出元器件封装的外边缘，以便于进行焊料流
动性检查。
7.2.1 焊接过程考虑 因为金属端子表面面积
小且仅依靠PCB表面的印刷焊膏，所以必须小
心
以形成可靠的BTC封装焊点。因为BTC封装
下面有大散热焊盘加上它非常接近引线的内边
缘，所以它更为复杂。尽管前面建议的散热焊
盘图形设计可以帮助消除一些表面贴装问题，
需要特别考虑对于周边焊盘和散热焊盘的模板
设计和焊膏印刷。因为公司之间表面贴装工艺
各不相同，建议进行细致的工艺开发。
7.2.2 元器件预烘烤 用防潮袋包装运输的BTC
元器件要求特别的操作以保证满足适当的表面
贴装
条件。防潮包装袋要贴标签注明BTC元器件
正确操作方法。外露在室内温湿度条件下的BTC
元器件超出标签规定的累计时间，在表面安装再
流焊之前要预先烘烤。根据BTC的大小、厚度和
MSL等级确定烘烤时间和条件。业界标准化组
织比如JEDEC公布了烘烤时间和温度的表格。
应该执行J-STD-033以防止BTC元器件损伤。
7.2.3 元器件组装前准备 不建议对BTC端子
表面
进行浸焊处理。浸焊不能保证BTC共面性
导致在组装过程中无法生产。散热焊盘平面上
不一致的焊料会抬高BTC元器件，使得过再流
焊时信号端子不接触焊盘发生焊接开路。信号
端子上不均匀的焊料量也会引起不接触的状况
导致随机位置上焊接开路。见图7-3。
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