IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第96页

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…

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

✺ᯉ

࡞࠰

2011年3月 IPC-7093-C

Provided by IHS under license with IPC

Not for Resale, 11/27/2015 17:57:03 MST

No reproduction or networking permitted without license from IHS

--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---

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

IPC-7093-7-33-cn

图7-33 运⽤模板的焊料凸起⽅法

IPC-7093-C 2011年3月

Provided by IHS under license with IPC

Not for Resale, 11/27/2015 17:57:03 MST

No reproduction or networking permitted without license from IHS

--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---

8 可靠性

本节深入探讨为确认元器件、板子或组件在特定

时间内具有可接受失效极限的应力测试方法。

关注点集中在连接表面焊点和金相结合。

8.1 加速可靠性测试确认和鉴定测试应该

根据IPC-SM-785中给出的指导，Guidelines for

Accelerated Reliability Testing of Surface Mount

Solder Attachments和/或IPC-9701，表面贴装焊

接连接的性能测试方法及鉴定要求。对一些产

品来说，加速温度循环(ATC)需要和机械冲击/

振动测试相结合。

在产品设计原型时，进行加速可靠性测试，一

般试验至失效或

达到预定的可靠性目标为止。

合适的可靠性目标可由合适的加速模型决定

(见IPC-D-279)。一旦失效发生，要分析导致的

失效模式从而找到深层次的失效机理。如果未

达到预期，那么纠正措施是必要的，以改进组

装工艺或重新设计产品。在实施纠正措施后，

无论是哪种情况都可能有必要进行重新测试。

认识到需用一个矩阵来确定各种条件下准确要

求和关于性能

必要的测试。IPC 产品可靠性委员

会开发了下表“产品类型和使用环境”。表8-1

试图根据通常的制造过程、储存和运行期间必

须满足的热、机械、环境和电气性能要求的典

型应用来描述9种产品的类别。

8.2 损伤机理和焊接失效电子组件的可靠性

取决于各部件间机械热和电气界面(或连接)可

靠性的总和。一种界面类型，表面贴装焊接是

独特的，因为焊接不仅提供电气互连，也提供

电子元器件到印制板之间唯一的机械连接。它

通常也提供关键

的热传导功能。孤立的焊点无

所谓可靠或不可靠，它只与具体的应用环境相

联系。

三种要素的特性—元器件、基材和焊点结合使

用环境、设计寿命和可接受失效概率一起决定

了表面贴装焊接的可靠性。与锡/铅焊接相比，

大多数无铅焊接一般特性包括 1)更大的强度 2)

更低的蠕变率 3)更差的延展性 4)更高的焊接温

度。

更大的强

度和更低的蠕变率的后果是，在温度

变化引起的热膨胀不匹配或PCB/元器件翘曲或

弯曲时，整个焊接连接结构上有更大的应力。

较高的应力加上由于润湿不足或界面结构弱化

造成的不够强的焊接，导致界面易碎失效。

8.2.1 锡银铜(SAC)和锡铅在加速⽼化试验⽅⾯

的差异与锡铅焊接相比，SAC焊点在加速老

化测试中可开发附加的失效模式和损伤机制，

例如温度循环。原因是SAC焊料较僵硬同时有

较慢蠕变率，这两个条件产生更高应力。

8.2.2 混合合⾦焊接因为板子到封装互连唯

一焊料来自于焊膏，存在于BGA上的混合合金焊

接没有风险。然而，因为任何组件都可能有BGA

IPC-7093-7-34-cn

图7-34 PCB上模板对齐

IPC-7093-7-35-cn

图7-35 凸起元器件放置并再流

2011年3月 IPC-7093-C

Provided by IHS under license with IPC

Not for Resale, 11/27/2015 17:57:03 MST

No reproduction or networking permitted without license from IHS

--`,`,,,,,,`,,,```,``````,`,,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---