IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第81页
温度 。 监 控 7 个不同 温区 的 炉 温曲线 ，大 约 30s 后 离 开 再流 焊 炉 。 收 集的 数 据 以 及板子 安 装 BTC 样 品 的 温度曲线如 表 7-2 、表 7-3 和图 7-10 。为达 到 这 温度曲线 ， 再流 焊 炉 环境 温度 设置为 最 大 260°C ， 最 大 温度斜率 为 2.0°C / s 。 根据 表 7-2 ， 重 要的 是 要注意， 即 使再流 焊 炉 的 温度 设置为 260°C…
灰阶系统使用前照光，从下面照亮元器件。表
面特征被反馈到CCD摄像系统进行处理。二元
系统使用后照光，从上面照亮元器件。元器件
的外形被投影到CCD摄像系统处理。二元成像
是这两种方法中比较老的方法，使用黑白图像
间的对比度找 出特征。灰阶系统通常可以分析
256个层次的对比度。两个系统都是使用一种算
法来
确定元器件的中心。二元成像要求的计算
能力比灰阶成像要求的少。
灰 阶 成 像 是 根据焊盘定位来安装BTC元器件
的，而二元成像是根据BTC元器件的外形定位来
安装的。在某些情况下，BTC外形和PCB焊盘的
位置误差是比较显著的。灰阶成像对于贴装BTC
元器件是更令人满意的，因为消除了由元器件
外形变化带来的贴装误差。
贴片机吸嘴的设计因供应商不同而不同。选择
正确的吸嘴是重要的，这要求有
足够的表面积
来吸附元器件，防止贴装工艺产生任何偏移。
吸嘴必须像密封紧贴元器件，不允许有真空泄
漏。触觉感应是需要的，因为这有助于控制Z轴
(垂直)主轴的行程，防止真空吸嘴和基板间元
器件的冲击受损。
再有，由于没有引线或焊球作为卡位或支撑，
必须特别小心限制元器件Z轴压力进入焊膏，这
会导致焊料短路。
7.2.6 再流焊及其温度曲线 因为装有所有SMT
元器件，要监控新设计的板子的温度曲线。另
外，板上如果有多种封装方式的元器件，应该
测量多个位置的温度曲线。元器件的温度可能
因为环绕的元器件、在板上的位置和封装的密
度而变化。为了使BTC元器件达到最大自我调
整的效果(见图7-9)，建议不能超出焊膏规定的
最高再流温度。一个好的指导是遵从PCB温度
曲线斜率不能超出4°C/s。再流焊曲线准则是基
于实际元器件焊盘到PCB焊盘的焊点位置的温
度。
由于系
统安装热电耦位置的不同，焊点上的实
际温度常常与再流焊系统设定的温度不同。再
流焊系统要通过在PCB不同位置的热电耦得到
温度曲线。热电耦应该要装在PCB上最大和最小
的元器件上。建议大小一般的PCB上，最小零
件和最大零件的峰值温度差异不超过10°C。见J-
STD-020再流焊接建议。BTC元器件是典型的湿
敏元器件，在JEDEC中定义了其分类等级。BTC
元器件具体的等级标注在元器件湿敏标签
上。
市场上的BTC元器件要符 合锡铅和/或无铅工
艺，供应商有责任定义再流焊温度极限(例如，
最高本体温度215-245°C)。见IPC-1756。
7.2.6.1 温度曲线开发案例 焊膏印刷后，采用
无铅焊膏将BTC样品组装到要用的特定PCB上。
PCB板是一个四层多层板，厚度1.5mm，大小75
mm×95mm，通过无铅再流焊炉组装。热电耦
安 装在BTC元器件焊盘上和该 FR-4板子的底
部，并监测这些位置的温度。第三个热电
耦也
贴附在FR-4板正面用于监测再流焊炉内的环境
IPC-7093-7-9-cn
图7-9 ⾦属轮廓分明的焊盘焊点
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温度。监控7个不同温区的炉温曲线，大约30s后
离开再流焊炉。收集的数据以及板子安装BTC
样品的温度曲线如表7-2、表7-3和图7-10。为达
到这温度曲线，再流焊炉环境温度设置为最大
260°C，最大温度斜率为2.0°C/s。
根据表7-2，重要的是要注意，即使再流焊炉的
温度设置为260°C，BTC样品也只能得到240°C
的最高温度。这个符合BTC元器件本体要求的
最高250°C
的再流焊温度。该曲线下得到的焊点
分析表明有优秀的焊点成型。表7-3显示使用锡/
铅焊料和SAC合金的无铅焊料之间的温度曲线
变化。
图7-11和表7-4显示开发两种版本的SAC温度曲
线的详细信息。
7.2.6.2 各印制板组件的唯⼀温度曲线 一些人
有这样的误解，认为一个再流焊炉温度曲线可适
用于所有的板子，因此没有必要为每块板子开发
一个唯一的温度曲线。这显然不是正确的，因为
每块
板有不同的热质量而且有不同的投入模式
(投入炉中的板子间距)。即使同为双面板，也取
决于元器件的贴装位置和两侧铜平面的分布，
可能每面需要不同的再流焊温度曲线。每块印
制板组装有独特的温度曲线是很有必要的，因
为每种板子有不同的热质量。建议是保证有合
适的温度曲线。
还有一个误区就是如果需要改变温度曲线就简
单地改变传输带速度。仅仅改变传输带的速度
当然简单，但它不是正确的方法。改变传输带
的速度会改变
板子在每个温区的温度。必须考
虑调试出一个温度曲线，确保大热质量的板子
能够得到精确的再流的同时，而小热质量的板
子不会造成温度过高状况。
7.2.7 再流焊制程对材料的影响 助焊剂有两
个关键属性。首先，它必须能去除脏污。第二，
在消除脏污后必须能保护可焊的表面。通常的
错误是采用一个这样的时间/温度曲线－在焊料
熔化前助焊剂已被耗尽了。理想的是，助焊剂
仅在焊料开始熔化后才消耗。活性时间范围应
该在90s到120s。锡铅焊料中助焊剂一般在130°C
左右变得活化。一般地，无铅焊料助焊剂活化
激活温度会更高，在150°C左右；然而，建议与
焊膏供应商一起探讨确定焊膏具体注意事项。
元器件端子的表面处理会影响可焊性。目前有
很多种元器件端子处理方式，包括镀锡/铅、镀
表7-2 共晶焊膏(63锡/37铅)典型再流焊曲线
再流焊曲线要素 直线型曲线 低保温曲线
升温斜率 0.8-1.2°C/s(室温至峰值温度) 1.5-2.0 °C/s (室温至145°C)
在145-160°C保温时间 /A 30-120s
第二次升温斜率 /A 1.5-2.0°C/s
液态持续时间(183°C) 45-75s
温度峰值范围 210-225°C典型(240°C最大)
降温至室温的斜率 1-3°C/s典型(4°C/s最大)
注：具体参见焊膏厂家的建议。
表7-3 锡铅(SnPb)和锡银铜(SAC)再流焊曲线⽐较
再流焊曲线项⽬ SnPb合⾦⽆铅合⾦(SAC)
合金固态温度 183°C 217-220°C
合金焊接温度范围 210-220°C 235-245°C
最低峰值再流温度** 205°C 230°C
元器件温升斜率 1-4°C/s* 1-4°C/s*
元器件冷却斜率 2-4°C/s* 2-4°C/s*
保持或预热激活温度 100-180°C* 140-220°C*
保持或预热激活时间 60-120s* 60-150s*
液态持续时间 60-90s 60-90s
峰值温度持续时间 最大20s 最大20s
*与供应商验证
** 板上最低温度
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IPC-7093-7-10-cn
图7-10 锡/铅焊料再流焊曲线
ᓖ&
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ⴤ㓯රᴢ㓯
վ؍ᴢ㓯
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图7-11 SAC合⾦焊料再流焊曲线
250
240
217
200
150
100
50
0
0 60 120 180 240 300 360
RT
ᓖ&
。
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