IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第95页
由 于 焊盘 尺寸较小 且 PCB 上元器件密集，要在 已 经组装过的板子上得到准 确 的、 均匀 的焊 膏 印 刷 是 非常难 的。建 议安 装 前 直 接 将 焊 膏加 到 元器件上。 带 有大面 积 接 地 的 BTC 焊盘图形， 给 焊 膏施加 的 模 板设计 带 来了 挑战 ，而 正 确 的 模 板设计可 以 确保再流 焊时 产 生 均匀 的焊料 厚度 。 许 多 印 刷 模 板特 性是 至 关 重 要的( 见 7.2.4 )…
7.7.3.2 ⽤激光返⼯BTC组件 激光技术已经经
历了巨大的变化，从传统的YA G和CO
2
激光到半
导体技术的二极管激光。许多应用激光焊接的
技术比以上讨论的方法更经济。在接触式或对
流式再流在技术上不可行时，激光焊接已被证
明在元器件可选焊接中成本更低。
与热风/热气返工系统不同，激光焊接不需要特
别治具而增加变动成本。在四个阶段控制聚焦激
光焊接参数：预热温度、激光功率(8到30W)、
波长(800到900nm)，毫秒级时间(一般典型焊接
时间少
于1s)，可用/不用内置预热。除了等效
于传统的预加热器，激光还增加可程控的后加
热操作(仅几个毫秒)来达到满意的焊点质量。
由于激光焊接时间是以毫秒测量(而不是秒)，
金属间化合物的厚度少于1μm。
7.7.3.3 为再连接PCB焊盘的预处理 一旦元器
件拆除，重新贴装位置应该有足够预处理以接
受替换的元器件。
PCB重装位置清洁有两个步骤：
1. 去
锡－去锡可用“吸锡带”和扁平形烙铁配
合完成，典型地如图7-26所示。扁平烙铁的
宽度应该与元器件焊盘最大宽度相匹配，而
且烙铁头的温度应该足够低以避免对PCB板
产生任何伤害。
非 接 触式加热真 空系统在高端返工站也有
使用，因为采用真空系统清洁PCB焊盘的方
法，这样避免划伤板子或损坏焊盘。
2. 清洗－重
焊位置应该用 无 棉绒布和溶剂擦
洗。溶剂通常使用适用于特定焊膏型号的产
品，与最初组装时使用的一样。
7.7.3.4 焊膏施加 返工BTC元器件时主要有两
种方式来贴装元器件到已有元器件的PCB上。
一种方式是选择性地将焊膏加到PCB上，而另
一种方式是选择性地将焊膏加到要换上的元器
件上。焊膏施加可以通过几种方法完成，包括
焊膏印刷、焊膏点涂或手工焊接。
当要求再流焊产生均匀焊料厚度时，对BTC元
器件焊盘的几何图形提出了挑战。需要考虑印
刷模板许多关键特性。模板对准精度和一致的焊
膏量转移对于均匀的再流焊接是至关重要的。
模板厚度以及蚀刻几何图形，决定了焊膏沉积
的精确体积。模板一般由黄铜或不锈钢做成，
不锈钢更耐用。
建议BTC元器件使用125μm[0.005in]的模板厚
度。
激光加工的模板开孔通常是梯形的，如图7-27所
示，尺寸A比尺寸B大。这个形状有助于确保
焊
膏均匀释放并使焊膏拖尾最小化。
IPC-7093-7-25-cn
图7-25 焊料受热⾄液态，BTC在焊料重新凝固前取出
PCB
真空杯 热空气
气罩
引线框芯片级封装
对流加热器
IPC-7093-7-26-cn
图7-26 BTC焊接位置焊料清除
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IPC-7093-7-27-cn
图7-27 典型激光蚀刻模板开孔⼏何形状
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由于焊盘尺寸较小且PCB上元器件密集，要在
已经组装过的板子上得到准确的、均匀的焊膏
印刷是非常难的。建议安装前直接将焊膏加到
元器件上。
带有大面积接地的BTC焊盘图形，给焊膏施加
的模板设计带来了挑战，而正确的模板设计可
以确保再流焊时产生均匀的焊料厚度。许多印
刷模板特性是至关重要的(见7.2.4)。
• 为了优化焊膏释放，面积比和宽厚比应该分别
大于0.66和1.5。
• 对于PCB
板上的“固定式”模板的宽厚比不是
很重要，因为它不从PCB上释放。
• 当面积比和宽厚比都符合本标准要求，建议将
模板开孔和PCB焊盘尺寸应该按1:1来设计。
• 对于BTC设计有大外露焊盘(比如中心接地)，
这些区域的模板开孔要分割成小开窗阵列。将
大外露焊盘分成小开窗印刷降低空洞的风险并
使较小端子焊接高度与大焊盘一样。建议大
外
露散热焊盘使用“窗户格子”式的开窗形状，
如图7-28所示。
• 当采用剥离/释放型模板时，模板的开窗尺寸
要严格控制，因为该几何形状是关键的。
• 推荐模板的厚度应该在75μm 到125μm之间
[0.003 in到0.005 in]。
• 模板可以 用 各 种材料做成，但是通常是用黄
铜、不锈钢或聚酰亚胺材料做成。见图7-29。
该制程显示在图7-30和图7-31
。
• 元器件被放置并固定在模板治具上。
• 锡膏接着用金属刮刀施加。
注：BTC封装的最小间隙高度，可能不会留下足
够空隙使得再流焊后对焊点清洁，因此，制造
商建 议使用类型3、4或5免清洗焊膏(见J-STD-
005)。
滴涂施加：焊膏滴涂以非常受控的方式将焊膏
点到PCB上。通常通过一个可编程的X-Y-Z轴控
制器比如机器人，移动到需要滴涂精确焊膏量
的正
确位置。非常精确的贴装和受控的焊膏量
是这项技术的成果。
IPC-7093-7-28-cn
图7-28 模板上窗格图形举例
图7-29 将焊膏印刷到元器件上的典型⾦属模板
IPC-7093-7-30-cn
图7-30 BTC元器件被夹持在模板治具上
IPC-7093-7-31-cn
图7-31 焊膏从模板开孔转移到BTC的底⾯上
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手工施加：无引线封装的手工焊接，在某些情况
下可在周边焊盘焊接时运用到。到达这些焊盘
通道取决于在封装侧面存在可焊的表面，到达
元器件底部的外露焊盘的路径和板子的空间。
然而，手工焊接不能到达底部未外露的端子。
另外涉及的几何图形需要非常高的手工焊接精
度和优秀的工具，否则会有可能损坏元器件和
附近的元器件。正因为如此，不推荐在BTC元
器件施加焊膏后进行手工焊接。
元器件上加焊膏—焊料“凸起”：由于几何外形
较小，PCB元器件组装密度高，要通过
采用印
刷和释放模板设计方式来得到精确并一致的焊
膏是比较困难的，对操作员的灵巧度和技能要
求高。在 这些情况下，建议在元器件贴装之前，
将焊膏直接涂覆在元器件底部焊盘上。无论金
属模板、焊膏点涂还是聚酰亚胺“剥离和释放”
模板，都是可以使用了。一旦元器件加上焊膏
后，可以精确安装和再流，类似于其它区域阵
列元器件。见图7-33。
7.7.3.5 元器件对准和贴装 封装元器件贴装的
准确性依赖于设备和制程
方法。多数情况下BTC
封装尺寸趋向于小焊盘，这给元器件贴装带来
了挑战。同时BTC由于其质量低的确有能力自
我对准，这是无铅焊料较大的表面张力的平衡
作用。因为液态焊料表面张力，再流焊接过程中
少量的偏移应该能自我对准。元器件大偏移有可
能会导致短路和桥接。
有多种方法人们可用来贴装元器件，包括元器
件返工系统中部分的分光光学系统或定位式对
准模板。
分光系统 可 用于安装 “凸起”元器件－该元
器件底部已经 涂覆焊膏
(见图7-35)也可用于安
装元器件到已经印刷/点涂到PCB上焊膏上(见
图7-34)。这种类型的分光系统当BTC引线位于
封装底部时，用来对齐元器件和PCB上对应的
焊盘。该成像系统提供重叠的引线图像，并通
过调整覆盖到PCB上相对应的焊盘，因此将元
器件与阵列焊盘对齐。这种对准是在放大后完
成的。贴装设备必须有能力细调X、Y方向和旋
转角。一旦对准与安
装，再流曲线应模拟原始
组装的温度曲线以达到最佳焊接质量。
第二种用于返工的方法是，涉及采用定位式模
板，这 模板的作用是帮助元器件对齐到PCB
上。在这种方法中，模板要与将安装的元器件
焊盘图形对准，放置并粘附到PCB板。焊膏滑
进开窗后，模板擦拭掉剩余的焊膏，然后手动
将凸起元器件对齐并安装到这些开窗上，最后
元器件按前面所述的方法进行再流。
IPC-7093-7-32-cn
图7-32 典型的滴涂系统
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图7-33 运⽤模板的焊料凸起⽅法
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