在电子制造行业, 竞争日益激烈，电子产品更新换代速度越来越快,环境限制要求越来越严,客户需求多样化，这推动了新材料新工艺的涌现。SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术)作为电子行业的主流组装技术,将面临更多的挑战。

在这种大背景下,工艺创新成为摆在SMT工艺团队成员面前的重要使命。所谓工艺创新，指的是基于传统SMT工艺平台的二次工艺开发。

1、MCP元件介绍

MCP(Module Connector Plug)是Tyco Electronics公司研发生产的一款模块连接插头。MCP的一端为金手指，类似于电脑的内存条；另一端有两排“翼形”引脚，这两排引脚分别与PCB的两个面进行焊接，两排引脚的间距与PCB的厚度相匹配。如图1所示，它既不同于适用SMT工艺的表面贴装器件（SMC：Surface Mount Component），也不同于适用手工焊接或者波峰焊接工艺的通孔插装器件（THC：Through Hole Component）。

 图1、MCP器件照片

1.1  SMC特点

★SMC的引脚（可焊端）在同一平面上，即具有共面性；

★SMC对应的PCB焊盘位于其表面；

★SMC的本体与焊点处于PCB的一侧；

★SMC可实现自动化贴装。

如图2、图3所示：

图2、 常用SMC图片 

  图3、SMC贴装后效果

 1.2  THC特点

★THC元件引脚同样具有共面性；

★THC对应的PCB焊盘由上、下表面焊盘和通孔组成，且通孔需要做金属化处理；

★THC的本体与焊点分别处于PCB的两侧；

★THC可采用手动或自动插装：前者一般需要辅助夹具，后者的包装方式必须适合自动插件机。

如图4、5所示：  

图4、某款THC照片           

图5、THC对应PCB焊盘示意图

1.3  MCP特点

★MCP的单个引脚端部并非完全平面，存在一定的弧度；

★MCP对应的PCB焊盘分为两部分，分别处于PCB的两面；

★MCP的焊点同时处于PCB的两面，而元件本体与PCB的中心线处于同一平面上；

★MCP只能采用手工安装方式。

如图6、7、8、9所示：

图6、MCP的金手指和引脚

图7、MCP引脚放大图 

图8、MCP的焊盘位于PCB两侧的边缘

 图9、MCP安装在PCB上的示意图

2、MCP的SMT工艺难点解析

2.1  MCP的二次锡膏印刷

所谓二次锡膏印刷，是与一次锡膏印刷相对应的概念。传统的SMT工艺中，所有器件都是依次经过“一次”锡膏印刷、“一次”贴装和“一次”回流焊接三个主要工序而完成焊接的。而对于MCP而言，由于其前面提到的特殊性，它要想通过SMT工艺实现两面同时焊接，就必须进行“二次”印刷，与前面的工序相对应，它要依次经过“二次”锡膏印刷、“一次”贴装和“一次”回流焊接等工序。那么，如何实现“二次”印刷就成为MCP的SMT工艺难点之一。

2.2  MCP的安装

不难发现，手工安装MCP器件时，它是由PCB的外沿向PCB的内部移动到合适的位置的，如图10、11所示，从右至左进行。在这个“移动”的过程中，由于MCP的引脚将与锡膏保持接触，将极易导致锡膏因受挤压而“连锡”，过炉后易形成短路不良。这是SMT工艺难点之二。

图10、MCP安装示意图

图11、MCP安装过程中锡膏受挤压

3、解决方案

图12为MCP与PCB的模拟安装图，若钢网开口按照焊盘的1：1进行设计，那么下图中0.6mm尺寸标注的部分锡膏必然受到MCP器件的挤压。

图12、MCP模拟安装图（绿色为PCB）

为避免可能导致的短路风险，于是在钢网开口设计时作了适当的修改，即采用“内切外加”的方式，

如图13所示：

图13、修改钢网开口设计后示意图 

图14、“二次”印刷工艺用“特殊”夹具

那么，如何解决前面提到的“二次”锡膏印刷问题呢？

我们的解决方案是，设计制作一个“特殊”的夹具，这个夹具需要同时具备“锡膏印刷机”、钢网和刮刀的功能。

夹具的构造如图14所示意，针对这个“特殊”的夹具作如下说明：

★本体采用FR-4材料，设置定位针，与PCB的定位孔相对应；

★夹具须“避开”第一面已贴装元件，确保手动印刷时PCB表面平整且不损伤元件；

★制作手动用“刮刀”；

★此夹具仅用于MCP器件焊盘一侧的锡膏印刷，另一侧焊盘和其它器件的锡膏印刷按照正常的自动方式进行，即采用全自动设备作业。

因此，简单地说“二次”锡膏印刷就是先用“特殊”夹具“刷”一次，再用设备“刷”一次。具体实现的工艺流程如图15所示。（我们用A、B面分别表示PCB的Top面和Bottom面，J501为MCP器件PCB上对应的位号）：

图15、带MCP封装器件的OEM客户产品SMT工艺流程图

图16、17是在验证过程中收集到的图片，分别展示了MCP器件印刷和安装后、回流焊接后的状态。

图16、MCP印刷、安装后的实际效果

图17、MCP器件实际焊接效果

结  论

通过和SMT工艺团队成员一起进行验证，MCP器件的焊接质量和可靠性完全满足客户的品质要求，证明采用“二次”锡膏印刷和回流焊接的方案可以解决MCP器件的工艺难题。为此，OEM客户对于我们给予了高度的评价。