SMT贴片立碑原因及常见解决方法

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 楼主 | 2017-11-29 15:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
“立碑”现象常发生在CHIP元件(如贴片电容和贴片电阻)的回流焊接过程中,元件体积越小越容易发生。特别是1005或更小钓0603贴片元件生产中,很难消除“立碑”现象。在表面贴装工艺的回流焊接过程中,贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷,在表面贴装工艺的回流焊接工序中,贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷,人们形象的称之为"竖碑"现象(即曼哈顿现象)。
其产生原因是,元件两端焊盘上的锡膏在回流融化时,对元件两个焊接端的表面张力不平衡。具体分析有以下7种主要原因:
1.加热不均匀,回流炉内温度分布不均匀, 板面温度分布不均匀
2.元件的问题,焊接端的外形和尺寸差异大,焊接端的可焊性差异大,元件的重量太轻
3.基板的材料和厚度,基板材料的导热性差,基板的厚度均匀性差
4.焊盘的形状和可焊性,焊盘的热容量差异较大,焊盘的可焊性差异较大
5.锡膏,锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差,两个焊盘上的锡膏厚度差异较大,锡膏太厚,印刷精度差,错位严重
6.预热温度,预热温度太低
7.贴装精度差,元件偏移严重。
“立碑”现象的产生是由于元件两端焊盘上的焊膏在回流熔化时,元件两个焊端的表面张力不平衡,张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转而致。造成张力不平衡的因素也很多,下面将就一些主要因素作简要分析。
焊接方法
发生率
GRM391.6*0.8*0.8mm
GRM392.0*1.25*1.25mm
气相加热
6.6%
2.0%
红外热风回流焊
0.1%
0
1.预热期
1是红外线加热和气相加热回流焊中竖碑现象的试验统计结果,在试验中采用了16082125贴片电容,试验是红外与热风回流焊和无预热的气相加热回流焊,从表中可以很明显看出竖碑现象的发生率,后者远大于前者,这是因为气相加热没有预热区,使升温速度很快,结果元件两端锡膏不同时熔化的概率大大增加。当预热温度设置较低、预热时间设置较短,元件两端焊膏不同时熔化的概率就大大增加,从而导致两端张力不平衡形成“立碑”,因此要正确设置预热期工艺参数。根据我们的经验,预热温度一般150+10℃,时间为60-90秒左右。
2.焊盘尺寸
对于小型片状元件,为元件的一端设计不同的焊盘尺寸,或者将焊盘的一端连接到地线板上,也可能导致元件竖立。不同焊盘尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盘加热和锡膏流动时间。在回流期间,元件简直是飘浮在液体的焊锡上,当焊锡固化时达到其最终位置。焊盘上不同的湿润力可能造成附着力的缺乏和元件的旋转。在一些情况中,延长液化温度以上的时间可以减少元件竖立。设计片状电阻、电容焊盘时,应严格保持其全面的对称性,即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致,以保证焊膏熔融时,作用于元件上焊点的合力为零,以利于形成理想的焊点。设计是制造过程的第一步,焊盘设计不当可能是元件竖立的主要原因。具体的焊盘设计标准可参阅IPC-782《表面贴装设计与焊盘布局标准 》事实上,超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊锡湿润过程中滑动,从而导致把元件拉出焊盘的一端。

3.贴装偏移
一般情况下,贴装时产生的元件偏移,在回流过程中会由于焊膏熔化时的表面张力拉动元件而自动纠正,我们称之为“自适应”,但偏移严重,拉动反而会使元件立起产生“立碑”现象。这是因为:(1)与元件接触较多的焊锡端得到更多热容量,从而先熔化。(2)元件两端与焊膏的粘力不同。所以应调整好元件的贴片精度,避免产生较大的贴片偏差。

4.焊膏厚度
当焊膏厚度变小时,立碑现象就会大幅减小。这是由于:(1)焊膏较薄,焊膏熔化时的表面张力随之减小。(2)焊膏变薄,整个焊盘热容量减小,两个焊盘上焊膏同时熔化的概率大大增加.
5.元件重量
因为锡膏融化所产生的张力一般来说在1g3g左右,所以较轻的元件“立碑”现象的发生率较高,产生的概率也较高;这是因为不均衡的张力可以很容易地拉动元件。所以在选取元件时如有可能,应优先选择尺寸重量较大的元件。

        焊接缺陷还有很多,解决这些焊接缺陷的措施也很多,但往往相互制约。如提高预热温度可有效消除立碑,但却有可能因为加热速度变快而产生大量的焊锡球。因此在解决这些问题时应从多个方面进行考虑,选择一个折衷方法。
编辑:深圳百立特物联科技有限公司
联系人:滕敏
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