小型测试载体（miniaturization test vehicle，简称MTV）是一种常用基准测试电路板，可测量大约25种不同的焊膏属性，分析不同焊膏在组装生产线上的表现。Chrys Shea详细介绍了她为开发和推出MTV所做的工作。
Nolan Johnson：Chrys，我们来聊一聊最近你与 SMTA关于MTV的合作。
Chrys Shea：MTV是一款测试载体，至少在接下来的两到三年，它将帮助鉴定新的封装和工艺制程，但希望能持续使用更长的时间。如果我们需要测量比0201或0.3mmBGA更小的元器件，我们也可以对这种测试载体做出调整，但就目前来看，这种模型已经足以使用一段时间了。
Johnson：这款电路板和这种方法的总体目标是什么？
Shea：它的最初目标是帮助人们更便捷地鉴定新型焊膏，因为人们总是对新型焊膏充满疑问，不敢随意做出改变；打个比方，化学物质是 “恶魔”，现在使用的至少是你熟悉的，但新型焊膏就是那未知的恶魔。每过几年，焊膏制造商就会推出更好的配方。身为一名顾问，令我感到苦恼的是市面上明明有这么多更好的产品，但当客户需要帮助时，发现却仍在使用第一代无铅焊膏。所以我们开发这款电路板的动力就是用简便、快速、以数据为主导的方式鉴定新型焊膏。
Johnson：能否为那些不熟悉你的读者简要介绍一下自己的背景？身为一名顾问，你主要做哪些工作？
Shea：我从事的工作和工艺工程相关。在迈入职场的前八年时间里，我主要在工厂车间，从事生产或NPI产能相关的工作。在接下来的12年里，我跳槽到了一家供应商公司，为生产车间的员工提供支持、管理部分焊膏研发工作和测试实验室，后来我成为了一名顾问，根据用户或供应商的需要独立工作。
Shea：焊接。大概在30年前，我就开始从事波峰焊接相关的工作。如今，我们采用SMT技术要远远多于采用波峰焊接技术，但我特别喜欢钢网印刷技术，因为它结合了两个我最喜欢的领域：自动化和材料科学。
Johnson：在我印象里，这样的测试载体应该在很早之前就出现了。这项工作是如何开始展开的？为什么现在需要进一步开发？
Shea：现在我们之所以要开发这类测试载体是因为Henkel Electronic Materials公司有这样一个内部测试载体，具备很多不错的特征，所以他们的部分客户要求采用这种测试载体。于是Henkel公司请我参与到开发过程中，在首次运行了这个测试载体以后，我们意识到需要在里面加入智能技术。电路板上还有很多空间，能够加入更多特征，同时还需要降低成本，使其对于行业大多数公司来说是可行的。所以我们就照着这个想法去做了。
这真是我从业以来最喜欢的一个项目，可能也是我事业的顶峰。在重新调整这款电路板并加入智能技术、更多特征和嵌入式DOE的过程中，我运用了过去30年里从每项工作中学到的知识和经验。这个项目对我来说太棒了。第1版测试板上印有Henkel商标，但行业对这款产品的接受度并没有达到我的预期。我们当时的想法是“要向所有人推出这款测试载体”，而且我也能理解其他公司为什么不愿意在他们的实验室里出现Henkel商标的原因。我们和SMTA商谈以后决定将产品重新命名为SMTA电路板，但是通过Practical Components公司销售。每售出一块电路板和一个套件，SMTA都能获取版权费，这笔钱款直接用作SMTA教育基金。这是一个双赢的方式。
我之所以对此非常感兴趣，是因为我已经见识过太多不同的测试载体。每家大型合约工厂都有自己不同的测试载体，但也有很多小工厂无法自己制造测试载体，只能从Practical上购买。但这些载体并未涉及到真正现代的技术，它们之间也没有共同点。换句话说，当我对比Flex公司和Jabil公司分别发表的论文时，因为他们未采用相同的测试载体，元器件占位也不同，所以我无法对比两篇文章的数据。而随着越来越多的用户使用相同的测试载体，能够用于对比的公开数据会越来越多。
从供应商的角度来看，我希望每个公司都能使用相同的方法在相同的测试载体上测试他们的焊膏，这样一来就更便于直接解读供应商的数据。你可能会想到起初每家供应商都有自己的度量标准和测试方法，但后来都开始按照IPC标准检查放置率。目前，我们还没有能遵循的印刷质量标准。所有人都基于自己的诚信来测试和发布各自的数据。
Johnson：所以说更有必要研发出通用的基准测试板。
Shea：的确是这样。现在行业很不景气，随着从全球疫情中逐渐恢复正常，我们有很多工作要做。我们没太多时间去等。
Johnson：可以讲讲如何在现场使用这款电路板吗？
Shea：一般情况下，如果你使用这款板评估焊膏，你可以测试电路板的正面和背面，而且我们在电路板上还加入了一些DOE。用户印刷10块板的正面，然后组装其中的3块电路板，再把钢网放在一旁，转而印刷背面。在正面钢网待机时间内，用户印刷5块电路板的背面，然后剪切背面的焊膏几个小时的时间，在印刷另外5块电路板之前模拟常规钢网使用寿命测试，了解其在组装生产线上的性能。用户对部分电路板进行回流焊，重新安装正面钢网后再次印刷10块电路板，以了解钢网待机时间对可印刷性的影响。
有可以参考的流程图。还有一份Excel电子表格，逐步介绍了30次印刷操作和5小时组装生产线之内的操作指南，你将能了解25种不同焊膏的特性及其对生产线的影响——不是指对实验室的影响，而是专门针对组装生产线的影响，包括热量等级和湿度等级，以及你采用的典型贴装和回流焊温度曲线。这和我们在实验室中看到的情况大不相同。在PCB组装领域，实验室和生产线之间存在明显的差别。所以我们喜欢在生产线上测试，但同时要满足高速、低成本的要求。如果你使用了这款测试载体并按照操作指南去做，那么之前需要两周时间才能完成的工作，现在只需五个小时。
Johnson：也就是说，当我订购了这款测试电路板时，我会收到30块测试电路板，甚至可能包括一些元器件？
Shea：我创建了一个简单的电子表格，用户可以查看样品尺寸和成本，从而决定哪款样品最适合他们。然后就可以直接从Practical公司那里订购。从开始我们刚决定要将这款电路板用作商业用途时，我们就想让Practical公司负责整个供应链和订单事宜。Shea Engineering公司和Henkel公司现在已经不负责相关工作了，完全由Practical Components公司负责这项工作。他们负责订购、储存元器件，每款元器件都有Practical Components公司的部件编号，以方便订购。而且他们还会提供说明，如果你的货架上有一些氧化了的0201，而且你宁愿使用这些已氧化的元器件也不愿意使用Practical公司生产的这些亮闪闪的全新且可以焊接的元器件，那也没问题。我估计很多公司都会这样做。
你可以决定从Practical公司订购多少产品，他们会帮你查看订单并将相关支持文件如物料清单和步骤指南都通过电子邮件发送给你，他们会在邮件中打包发送4份到5份文件。
Shea：联系Practical Components公司，他们会给你发送文件包。文件包中现在含有一份清单，里面列举了所有不同的测试和说明，其中有25种不同的测试，还有物料清单、样品尺寸计算器、面积比和参考标识符、焊膏测试工艺步骤指南，以及一张记分卡。我们还没聊到记分卡，也就是在比较之后对每种焊膏的性能进行排名，按照回流焊表现、印刷效果、可测试性、供应商价值等因素依次评分，最后决定哪种焊膏的效果最好。做了部分分类之后，你可以说“我要牺牲一部分回流焊性能来换取更好的印刷效果和一定的空置响应时间，从而改善空洞情况”。这些都标在记分卡上了。
Johnson：焊膏的针对性变得越来越强——有些焊膏在某方面非常出众，但却在其他方面表现不佳，再也不会有“万能型”的焊膏了。这款测试载体可以让组装公司针对所有计划使用的各种焊膏或各种工艺窗口，描述生产线的特性吗？或有没有足够的重叠，使你通常会得到有基准线的好想法？
Shea：我通常会鼓励客户尽可能多地联系焊膏供应商，但要在最后测试之前筛选到只剩3家供应商。用户在记分卡上填写任何数据之前，要衡量哪种特性对于他们的公司是至关重要的。现在有20多种特性，他们知道哪种特性很重要。例如，如果用户是一家小批量生产的工厂，那么空置时间的响应对他们而言就非常重要。但如果是一家全天24小时运转的大批量生产厂，空置时间就没那么重要了。一旦根据关键因素确定了需求之后，他们就能和焊膏供应商有效沟通，而供应商则更加了解如何在属性之间做出取舍，所以就能交付给用户最适合其应用的产品。
我建议用户选用最严苛的测试进行筛选。如果他们想在一小时后完成第一次印刷，或者说他们加工的所有产品都要经过引脚测试，那就很容易做好筛选。之后只要选取排在前2位或前3位的产品和现阶段使用的产品进行比对即可。用户在记分卡上给测试结果评分排级，然后用评分乘以权重，得出每款焊膏的得分。随后便可以看出每个特性和种类下，与现阶段使用产品的对比效果。他们可以在掌握了充足的数据和信息的前提下做出决定，而且在采用新型焊接化学品的过程中避免踏入陷阱，因为他们已经知道25种焊膏在组装生产线上呈现出的不同性质，并且对最终效果也有了预期。
有时候用户会因为某种焊膏形成的空洞少而选择它，但最后却发现这种焊膏的活性较低，而且润湿效果也不好，或者是对空置的响应大，而且在引脚测试中表现得不尽如人意。在选择焊膏时总是要做一些权衡取舍。这种测试方法注定会包含所有不同的属性，所以用户在正式使用之前需要了解清楚他们要做出哪些权衡取舍。
Johnson：评估组装工厂在面对诸如“我能否获得想要的精确度”或“现在的设置到底是哪里出了问题才会失败”等问题时，会给出相应的答案。是因为所用的焊膏或设备有问题吗？还是因为操作员的专业知识有问题？似乎这种测试载体会帮助组装公司解决很多疑问。
Shea：的确是这样。如果他们不满意任何一款焊膏的回流焊效果，他们可能需要回去查看自己使用的温度曲线。我总是能遇到人们碰坏钢网或刮刀的情况。如果使用的测试存在那么多问题，那你不可能得到明确的测试结果，我倾向于把这一点尽可能告诉更多的人，这是非常重要的。有很多问题需要考虑，但你说的完全正确。你会了解清楚自己的工厂有哪些优缺点。
我有很多客户会去测试业内最受欢迎的焊膏。我做过太多相关测试了，只需看一眼印刷机或SPI机器的数据，我就能告诉你某种焊膏应不应该用这种方法印刷。使用同一款测试板会让这个过程变得更简单。
由于篇幅有限，本文节选刊登，更多内容可点击在线阅读原文，本文发表于《PCB007中国线上杂志》7月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
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#【PCB组装】可提供焊膏测试方案的小型测试载体（MTV）
