IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第86页

X 射线图像转化成视频显示信号。这些系统迅速提供这些样品的图像结果。系统产生的图像不应该是失真或设备自身引起的虚假图像。图 7-14 、 7-15 和 7-16 说明了手动 X-ray 系统应该期望达到的图像质量的可比水平。实时测量系统大小的变化范围很宽泛，可从桌面小型系统到大型…

建议堵塞孔焊膏覆盖率至少达到50％，侵入型

孔至少达到75％。

填充的形成也与PCB焊盘尺寸、印刷焊膏体积

和封装间隙高度有关。大部分BTC元器件推荐

的焊盘尺寸和模板开孔比例为1:1，如果封装间

隙高度不过大的话，将提供足够的焊料填充成

型。由于可用的焊膏有限，较高的间隙高度-受

控于散热焊盘上的焊膏覆盖率-可能没有足够的

焊膏量来保证填充成型。相反，如果间隙高度

太低，就

会形成大而凸的填充。如图7-13所示。

该图同时也表明，虽然引线末端没有镀层，当

这些元器件安装在PCB时，引线焊盘图形伸出

封装引线并以1:1为周边引线开孔时，依然会有

焊料填充。因为居中的焊膏覆盖率和导通孔类

型已表明对封装间隙高度有很大影响，必要的

焊膏量对创造最佳填充是必要的。封装间隙高

度和PCB焊盘大小将确定所需的焊膏量。

如果焊料流出无法避

免，元器件可以安装在组

件正面(或最后工序)，因为流出的焊料会影响

PCB板另外一面的可接受焊膏印刷。

7.3 SMT后制程再流焊接之后有几个制程需

要考虑。其中一些在后面的章节中有说明，要

求不同程度的小心操作以保持组装的完整性。

7.3.1 敷形涂覆对于BTC类型封装元器件，

使用敷形涂覆要特别注意。涂覆材料会流入封

装底部，造成热迁移期间涂覆材料在Z轴方向膨

胀引起

焊点早期失效。

7.3.2 底部填充胶与粘合剂的使⽤底部填充

胶和粘合剂(边缘和/或边角粘合)可以延长焊点

受振动和冲击时的寿命。PCB设计使用阻焊膜使

得BTC与PCB间的间隙高度太小，导致大部分底

部填充胶不能有效地扩散到元器件底部。推荐

用样品评估测试来决定这些材料对实际应用和

电子组件使用寿命来说是适用的还是必需的。

7.3.3 板⼦和模块分割在机械分板制程中，

应力可作用在要冲压或分割区域的焊点上。机

械切割设备供应商应该推荐规范来说明限制作

业的区域。激光切割分板因其非接触方式切割

而受欢迎，但是激光系统成本较贵。

7.4 检验技术检验PCB上的BTC元器件，通

常是通过使用穿透式X射线设备来完成的。在多

数情况下，不会进行100％检验。通常X-ray检测

是用来建立工艺参数，然后监测生产设备和工

艺过程。有许多种不同类型和功能的X-ray设

备

可用。X-ray检测系统特性有手动和自动检测

的(AXI)。

不同的系统也提供了单尺寸或多尺寸检测能

力。在过再流焊接工艺时，取决于BTC元器件的

尺寸和重量，可利用表面张力进行自我对准。

因此，BTC不可能出现微小偏移。如果确实有

偏移发生，很有可能是涉及整个焊盘。这种效果

使得有可能在再流焊后进行粗略的外观对准检

验。可借助于PCB上的基准点来进行外观检验，

在任何返工过程中也可采用手工辅助贴装。

7.4.1 X射线使⽤ X射线检验通常用于：当有

高比例焊点隐藏不可视时，和有许多不可测试的

焊点时。不可测试焊点的例子包括冗余连接、

背对背BTC元器件(其外连导通孔不可及，同时

没有足够的空间允许有额外测试点)。使用X射

线检测方式可作为所选测试方法的补充，并能

将结果迅速反馈给生产线；然而，焊点连接情

况在X射线下不是一定能观测到，

因此就需要其

它测试方法能证实其金属间连接。

根据所使用的X射线系统的能力，X射线可以检

测出与焊料相关的不良，比如桥接、开路、少

锡和多锡。通常来讲，X射线不作为确认好焊点

的一种可靠检验技术，尤其会导致间歇性接触的

那些边际焊点。其它不良类型如无锡、偏移、

封装爆米花等也能鉴定。除了不良探测，X射线

也用于焊料体积和焊点形

状的趋势分析。

7.4.1.1 X-ray图像的获得实时X-ray检测系统

采用X射线源和侦测系统，侦测系统将不可视的

图7-13 组装后接触脚焊点和DAP焊点外形对⽐

2011年3月 IPC-7093-C

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X射线图像转化成视频显示信号。这些系统迅速

提供这些样品的图像结果。系统产生的图像不应

该是失真或设备自身引起的虚假图像。图7-14、

7-15和7-16说明了手动X-ray系统应该期望达到

的图像质量的可比水平。实时测量系统大小的

变化范围很宽泛，可从桌面小型系统到大型落

地式控制台系统，这些系统的

X射线管电压和电

流变化范围或功率变化范围也是很宽泛的。

检测BTC元器件没有具体的X射线管电压或电

流/功率的设定。这些设定某种程度上取决于所

用特定X射线系统的灵敏性、待检BTC的结构和

特性、元器件安装板的厚度和特征。比如带有铜

散热片的BTC元器件，一般就需要较高的管电

压和管电流/功率设定。另外，铝散热片的BTC

元器件，由于铝比铜的原子序数

低，更容易被X

射线穿透，所以需要较低的设定值。

7.4.2 超声波扫描超声波扫描(SAM)又叫扫

描声音断层摄影技术，是一种非破坏失效分析

工具，它利用声波来扫描组件内层。这种技术

可以定位BTC封装内部的分层或空洞，也可以

寻找出BTC连接板子后元器件底部填充的类似

异常。

SAM说明如图7-17所示，定位装有受检样品的

倒装芯片组件，并在SAM分析过程将其浸于液

体

中。液体若流入空洞或分层开窗的区域时，

就不能用该方法检测。

分层或空洞探测的分辨率取决于用于分析的声

波频率。频率越高，分辨率越高，但频率较高

时穿透力较小。一个230MHz的变频器可将探测

IPC-7093-7-14-cn

图7-14 ⽤各种技术检测漏焊的X光影像

图7-15 处理后典型的X光影像

图7-16 线键合到引线框X-RAY图例

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分辨率降到大约25mm的间隙。单个点观察叫

做a-SAM，线扫描叫做b-SAM，面积扫描叫做

c-SAM。

7.4.3 BTC 间隙⾼度测量 BTC间隙高度的测

量对制程控制非常重要，应该在制程开发和后

续的制程确认时检查。厚薄规提供了一种非破

坏的方法，用来确定BTC再流焊接后大约的间

隙高度。可用厚薄规测量再流焊后每个边角的

高度，综合的结果可以用来确定平均间隙高

度。这种方法没有切片那么精确，但是它成本

低且是非破坏性的。操作员不要用力试图将厚

薄规塞到元器件下面，这样做有可能会导致焊

点破裂。

厚薄规测量方法要求BTC周边有足够的空间以

便于它无限制进出。BTC的间隙高度能表明焊

点再流是否完全且均匀。由于每种封装都有其

自身的间隙高度特征，用户应该开发一个零件

组装温度曲线，以确保厚薄规的应用。

7.4.4 光学检查

内窥视检查是一种光学检查

方法，可以在一个小而狭窄的区域目视检查微

小物体。这种技术已适应且应用于BTC焊点的

检查。增加局部基准点也有助于识别BTC元器

件贴装的精确位置。

BTC焊点可以通过各种不同的关键特征来检验

和分析，例如：

• 整体焊点品质－良好润湿的迹象

• 焊点形状－再流良好的迹象

• 焊点表面纹理－光滑对不规则

的总体对比

• 焊点整体的外观－助焊剂残留等

• 焊点缺陷－焊接短路、开路、冷焊

内窥检查技术最适合检验只有BTC外排引线的

焊点。该技术的局限性是不能有相同质量水平

和清晰度来检查内排焊点。某些时候有可能关

注内部焊点，但细节显示的程度无法与外排引

线一样。

7.4.5 破坏性分析⽅式如果用来鉴定失效的

非破坏性方法不能成功地得到失效的原

因时，

那么就可能使用破坏性分析技术。这种分析技

术将导致分析后组件不能使用，但失效原因一

旦被确定，这些信息可用来实施纠正措施消除

问题。

7.4.5.1 切⽚如果非破坏性方法无法鉴定异常

原因，就有必要使用破坏性方法来切割问题区

域。一种传统失效分析方法是切片，使操作者

能分析元器件、基材和焊点的特定剖面。

如果同一个元器件有一个以上的可疑区域，就

要确定是否能相继得到这些区

域的剖面。如果

不能，要根据发现问题的可能性决定顺序，或对

多个元器件进行分析。

再者，如果问题区域是大组件的一部分，就必

须将它从大组件上切割成一个更容易控制的小

IPC-7093-7-17-cn

图7-17 扫描声⾳断层摄影术

- 应用区

T - 传感器

- 超声波

脉冲输入

样品

液体

脉冲反射

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