如果您参加了IPC APEX EXPO 2020展会期间IPC-7093标准的开发会议，就会了解我们已经完成了这份标准的修订，并且将在未来几个月内进行最终发布投票。
作为IPC-7093标准委员会的主席，我将通过三部分组成的系列文章分享底部端子元器件（bottom-terminated component，简称BTC）设计和组装指南的最新进展。第一部分，我将概述此技术和标准。接下来的两部分，我将深入介绍BTC技术的设计、组装、质量和可靠性问题，这些内容已纳入最新的IPC-7093A中。
首先，我要感谢委员会的全体成员。特别感谢A版团队成员Matt Kelly（曾就职于IBM公司，现在IPC工作）、Mark Jeanson（就职于IBM公司）、Udo Welzel（就职于Bosch公司）、Robert Cochran（就职于Mindchasers公司）、David Hillman（就职于Collins Aerospace公司）、Michael Johnson（就职于MACOM公司）、Rob Rowland（就职于Axiom公司）和Raiyo Aspandiar博士（就职于Intel公司）。这些成员投入了无数时间和精力参加大量的会议，撰写和修改了各个章节，并审阅其他意见。最重要的是这支团队很幸运有Chris Jorgensen作我们的IPC联络员，他使我们时刻保持清醒，并督促每个人完成委员会分配的任务，感谢所有这些成员及其他成员，他们使这份标准比以前的版本更完善更新。
什么是BTC
BTC囊括多种器件，包括小外型无引线（SON）、双列扁平无引线（DFN）、方形扁平无引线（QFN）、柱栅阵列（LGA）等器件。这是考虑BTC的另一种形式。我们都非常熟悉球栅阵列（BGA），BTC就像没有焊料球的BGA，可以视BTC为低成本的BGA，因为BGA是最昂贵的封装，而BTC是最便宜的封装。物理结构上的微小差异使BTC和BGA之间在成本、设计、组装和返工方面都存在差异。
BTC驱动因素
行业为什么对这种封装这么感兴趣，BTC的主要驱动因素是什么？如今，全球正在组装数十亿个BTC器件，主要受移动产品（尤其是移动电话）的推动。有些智能手机每部最多可多达8个BTC器件。BTC还被用作电压和功率调节器，以及用于许多其他汽车和工业应用。设计人员发现，封装体积小和占用最少的PCB面积使其非常有吸引力。
BTC具有极佳的电气和热性能，并且是一种非常稳固的封装，在操作时不用担心引线损坏。BTC最吸引人的特征之一就是成本。通常，如果一个封装每个I/O成本为1美分（例如，100个I/O的封装成本为1美元），则该封装的价格非常合理。BTC器件每个I/O的成本低至0.5美分，甚至更低，这是一个非常有吸引力的价格，也是其在手机和其他移动产品等大批量应用中广泛使用的原因。
BTC的缺点
当然，任何类型的封装都有缺点，BTC也不例外。最重要的问题是BTC端子缺乏良好的可焊性，原因不难理解。BTC本质上是建立在类似华夫饼的铜片上。连接硅片并模制成型后，将薄片切割或冲压成
单独的封装，这会导致在端子末端露出铜，裸露的铜极易氧化。因此，即使有侵蚀性的助焊剂，形成侧边焊缝的可能性也非常低。这就是为什么IPC-A-610标准对BTC焊点不要求侧边焊缝的原因。
说到侵蚀性助焊剂，BTC通常是不允许使用的，因为BTC的底部和PCB表面之间几乎没有间隙。被困在狭窄空间内的助焊剂几乎无法清除。本质上，即使板上只有一个BTC，也只能选择免洗助焊剂。
BTC的另一个主要问题是封装的平整度或共面性，这些封装需要完美，封装和PCB必须完全平整。焊料的用量也必须合适。如果不满足所有这些条件，则可能由于缺少足够的焊膏而导致开路，或者由于焊膏太多而导致空洞和桥接过多。总之，需要在封装、PCB平整度、印刷和回流焊方面做到完美，在大批量生产环境中可以达到完美的频率有多高？几乎没有。
另外，由于端子特征不会凸出在封装体之外，因此很难进行外观检查和焊料界面的验证。这意味着低封装器件成本可能不会立即转化为低的总组装成本，因为这种封装在组装、检测和返工方面存在许多挑战。在接下来的两篇专栏文章中，当讨论设计和组装问题时，我们将分析解决这些问题的技术细节。
即将发布的IPC-7093标准概述
如您所见，BTC有许多好处，但也有一些问题。IPC-7093A标准描述了实施BTC的设计和组装指南，并重点关注与该封装相关的关键设计、材料、组装、检查、维修、质量和可靠性问题。
本文件不是学术实验，该标准的目的是为使用或正在考虑使用BTC的人员提供有实用价值的信息。本文件的目标读者是物理设计师、工艺工程师、可靠性工程师和经理，他们负责印制板组件的设计、组装、检查和返修制程。
本文件旨在帮助成功实现印制电路板组件的稳健设计和组装制程，从而使您充分了解如何解决设计和组装问题，以提高使用BTC的锡铅和无铅组件的可靠性。
该委员会已经进行了一段时间的修订，最终在IPC APEX EXPO 2020展会的一周之前完成。在会议上，委员会一致投票通过了该文件，在最终版本发布前，A版委员会将举行电话会议对修订意见进行审查，如果您对此文件有任何意见，请发送给我或IPC。如果你有新的内容要补充，我们也非常欢迎，但是我们将在B修订版中考虑这类意见。
总结
BTC器件具有许多优势，例如更小的封装尺寸和极佳的电气（如阻抗、容抗、感抗）性能，因为它没有引线。由于器件具有直接通向PCB的散热通道（Si芯片→芯片→Cu散热盘→焊料→PCB），它们还具有出色的散热性能。最重要的是，BTC与标准SMT工艺兼容（即没有像细间距QFP那样的特殊处理要求），并且比其他任何封装都便宜。
在电子组件中安装BTC时，必须切记这些部件并不只是必须安装在电路板上的唯一元器件。电路板还有其他封装，例如BGA、细间距器件，甚至一些通孔元器件。这些元器件可能有自己独特的设计和组装实施要求。
BTC有两个关键问题：提供适量的焊膏和确保焊点可靠性。较少的焊膏量可以减少浮动和空洞，但会增加焊接开路的风险，因此需要折衷考虑，以确保焊点的整体可靠性。
在检测方面，BTC比BGA面临的挑战更多，因为内窥镜至少提供了一些有关BGA焊料球状况的信息，BTC焊点本质上类似于邮票，因此不应该使用侵蚀性助焊剂。因为端部是锯齿状或冲孔状且可能不会润湿，所以不可能总形成侧面焊缝。
接下来的两部分专栏文章将讨论本标准中涉及的设计和组装详细内容，这些内容解决了与实现更高的良率和更低的成本相关的技术问题。换句话说，我将介绍如何满足IPC的要求，并“更好地构建电子产品”。
Ray Prasad是Ray Prasad咨询集团的总裁，也是教科书《表面贴装技术：原理与实践》的作者。Prasad还是IPC名人堂（电子行业的最高荣誉）的入选者，在SMT领域拥有数十年的经验，包括他在波音和英特尔担任实施SMT的领导角色，帮助全球的OEM和EMS客户建立强大的SMT基础设施，并开设SMT专业课程。可通过邮箱smtsolver@rayprasasd.com与他联系。他将于2020年4月20日至22日、7月20日至22日开设SMT课程。更多详情请访问www.rayprasad.com。如需阅读往期专栏，可单击此处。
