IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第75页

PCB 板上焊盘图形和散热焊盘几何形状尺寸必须可比、位置对齐，确保完全与 BTC 元器件进行电气和机械互连。图 7-4 所示的示例中，表示了两表面之间可能的接口不齐。 7.2.4 焊膏及其施加焊膏印刷的质量是使用 BTC 技术获得高良率高可靠组装的关键因素，表面组装过程是通过焊膏将 BTC 端子与板子焊盘焊接在一起。焊…

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(EIG)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。EIG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EIG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EIG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。

IPC-7093-C 2011年3月

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PCB板上焊盘图形和散热焊盘几何形状尺寸必

须可比、位置对齐，确保完全与BTC元器件进

行电气和机械互连。图7-4所示的示例中，表示

了两表面之间可能的接口不齐。

7.2.4 焊膏及其施加焊膏印刷的质量是使用

BTC技术获得高良率高可靠组装的关键因素，

表面组装过程是通过焊膏将BTC端子与板子焊

盘焊接在一起。焊膏可以通过几种方法涂覆到

IPC-7093-7-1-cn

图7-1 底部端⼦元器件良好焊盘图形举例

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IPC-7093-7-2-cn

图7-2 底部端⼦元器件不良焊盘图形举例

不内缩焊盘

内缩焊盘

不良焊点

焊料双侧偏移

不良焊点/填充

焊接高度太低

不内缩式封装

内缩式封装

内缩式PCB设计

不内缩式PCB设计

2011年3月 IPC-7093-C

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焊盘上，这些方法包括：丝网印刷、模板印刷

和滴涂或喷射。

焊膏是由金属粉末颗粒和助焊剂均匀混合而成

的。焊膏中金属含量(按重量，一般90％)决定

了焊点中的固态合金量。金属粉末颗粒一般是

球状。粉末颗粒一致的形状有利于印刷/滴涂工

艺，同时表面积可减少使焊膏氧化最小化。

助焊剂、溶剂和胶

凝剂组成了焊膏剩余部分的

含量。助焊剂中的活化剂清除焊料颗粒、焊盘

图形和BTC端子表面的氧化物，促使再流焊中

有良好的可焊性。溶剂对焊膏的粘性的控制起

重要的作用，它影响流变性质。BTC焊点中的

空洞形成可能与焊膏中的溶剂有关。低沸点的

溶剂和/或不合理的再流参数会增加BTC焊点空

洞的发生率。

对于细间距BTC焊膏印刷，焊膏必须能通过

非

常小的模板开孔。焊膏在一段延续时间内需要

保持可印刷性和粘性，在再流焊之前或再流焊

期间，它必须维持焊膏印刷后的形状。焊膏粘

度、颗粒尺寸和模板寿命是焊膏涂敷的关键参

数。

由于减少产出速度，焊膏滴涂没有像焊膏印刷

那样应用广泛；但是，对于较严格的过程控制，

选择性的滴涂对焊膏量的沉积和放置有更大的

灵

活性。一种技术被称为焊膏喷射，焊膏沉积速

度已有很大提高，同时对焊膏量和位置精度也

有灵活性。喷射技术，需要特殊的焊膏配方，

IPC-7093-7-3-cn

图7-3 搪锡与⾮搪锡BTC对⽐以及导致空焊情况

IPC-7093-7-4-cn

图7-4 过⼩PCB焊盘导致纯锡表⾯处理不能与锡铅焊膏混合的区域

Elektronische Abbildung 1

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