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smt貼片機(jī)貼裝后為何有立碑現(xiàn)象
碑是由于回流焊過(guò)程中CHIP元件兩端焊盤(pán)上錫膏的表面張力不平衡所致,其表現(xiàn)為元器件部分地或完全地豎起,俗稱為墓碑現(xiàn)象(Tomb Stone Effect)或 吊橋現(xiàn)象(Draw-bridging Effect)、曼哈頓現(xiàn)象([b]Manhattan Effect)
立碑是由于回流焊過(guò)程中CHIP元件兩端焊盤(pán)上錫膏的表面張力不平衡所致,其表現(xiàn)為元器件部分地或完全地豎起,俗稱為墓碑現(xiàn)象(Tomb Stone Effect)或 吊橋現(xiàn)象(Draw-bridging Effect)、曼哈頓現(xiàn)象(Manhattan Effect,指紐約曼哈頓區(qū)之大樓林立現(xiàn)象。曼哈頓由于地質(zhì)原因,特別適合建高樓,整個(gè)曼哈頓聳立著超過(guò)5500棟高樓,其中35棟超過(guò)了200米,是世界上*大的摩天大樓集中區(qū)。擁有紐約標(biāo)志性的帝國(guó)大廈、洛克菲勒中心、克萊斯勒大廈、大都會(huì)人壽保險(xiǎn)大廈等建筑。)
墓碑現(xiàn)象(Tomb Stone Effect) 和 吊橋現(xiàn)象(Draw-bridging Effect)比較直觀,容易理解,而曼哈頓現(xiàn)象(Manhattan Effect)這看起來(lái)有點(diǎn)晦澀,早期的SMT文獻(xiàn)翻譯者可能因?yàn)槁D現(xiàn)象這個(gè)詞看起來(lái)比較炫,所以用的比較多,以致現(xiàn)在很多人不知所以然。
立 碑
在表面貼裝工藝的回流焊接過(guò)程中,貼片元件會(huì)產(chǎn)生因翹立而脫焊的缺陷,人們形象地稱之為 “ 立碑 ” 現(xiàn)象 ( 也有人稱之為 “ 曼哈頓 ” tomb stone現(xiàn)象 )
“ 立碑 ” 現(xiàn)象常發(fā)生在 CHIP 元件 ( 如貼片電容和貼片電阻 ) 的回流焊接過(guò)程中,元件體積越小越容易發(fā)生。特別是 1005 或更小釣 0603 貼片元件生產(chǎn)中,很難消除 “ 立碑 ” 現(xiàn)象。
“ 立碑 ” 現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于元件兩端焊盤(pán)上的焊膏在回流熔化時(shí),元件兩個(gè)焊端的表面張力不平衡,張力較大的一端拉著元件沿其底部旋轉(zhuǎn)而致。造成張力不平衡的因素也很多,下面將就一些主要因素作簡(jiǎn)要分析。
1 .預(yù)熱期
當(dāng)預(yù)熱溫度設(shè)置較低、預(yù)熱時(shí)間設(shè)置較短,元件兩端焊膏不同時(shí)熔化的概率就大大增加,從而導(dǎo)致兩端張力不平衡形成 “ 立碑 ” ,因此要正確設(shè)置預(yù)熱期工藝參數(shù)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),預(yù)熱溫度一般 150+ 10℃ ,時(shí)間為 60-90 秒左右。
2. 焊盤(pán)尺寸
設(shè)計(jì)片狀電阻、電容焊盤(pán)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格保持其**的對(duì)稱性,即焊盤(pán)圖形的形狀與尺寸應(yīng)完全一致,以保證焊膏熔融時(shí),作用于元件上焊點(diǎn)的合力為零,以利于形成理想的焊點(diǎn)。設(shè)計(jì)是制造過(guò)程的**步,焊盤(pán)設(shè)計(jì)不當(dāng)可能是元件豎立的主要原因。具體的焊盤(pán)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可參閱 IPC-782 《表面貼裝設(shè)計(jì)與焊盤(pán)布局標(biāo)準(zhǔn)入事實(shí)上,超過(guò)元件太多的焊盤(pán)可能允許元件在焊錫濕潤(rùn)過(guò)程中滑動(dòng),從而導(dǎo)致把元件拉出焊盤(pán)的一端。
對(duì)于小型片狀元件,為元件的一端設(shè)計(jì)不同的焊盤(pán)尺寸,或者將焊盤(pán)的一端連接到地線板上,也可能導(dǎo)致元件豎立。不同焊盤(pán)尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盤(pán)加熱和錫膏流動(dòng)時(shí)間。在回流期間,元件簡(jiǎn)直是飄浮在液體的焊錫上,當(dāng)焊錫固化時(shí)達(dá)到其*終位置。焊盤(pán)上不同的濕潤(rùn)力可能造成附著力的缺乏和元件的旋轉(zhuǎn)。在一些情況中,延長(zhǎng)液化溫度以上的時(shí)間可以減少元件豎立。
3 .焊膏厚度
當(dāng)焊膏厚度變小時(shí),立碑現(xiàn)象就會(huì)大幅減小。這是由于: (1) 焊膏較薄,焊膏熔化時(shí)的表面張力隨之減小。 (2) 焊膏變薄,整個(gè)焊盤(pán)熱容量減小,兩個(gè)焊盤(pán)上焊膏同時(shí)熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度決定的,表 2 是使用 0.1mm 與 0.2mm 厚模板的立碑現(xiàn)象比較,采用的是 1608 元件。一般在使用 1608 以下元件時(shí),推薦采用 0.15mm 以下模板。
4. 貼裝偏移
一般情況下,貼裝時(shí)產(chǎn)生的元件偏移,在回流過(guò)程中會(huì)由于焊膏熔化時(shí)的表面張力拉動(dòng)元件而自動(dòng)糾正 , 我們稱之為 “ 自適應(yīng) ” ,但偏移嚴(yán)重,拉動(dòng)反而會(huì)使元件立起產(chǎn)生 “ 立碑 ” 現(xiàn)象。這是因?yàn)椋?(1) 與元件接觸較多的焊錫端得到更多熱容量,從而先熔化。 (2) 元件兩端與焊膏的粘力不同。所以應(yīng)調(diào)整好元件的貼片精度,避免產(chǎn)生較大的貼片偏差。?b?`(JTR
5 .元件重量
較輕的元件 “ 立碑 ” 現(xiàn)象的發(fā)生率較高,這是因?yàn)椴痪獾膹埩梢院苋菀椎乩瓌?dòng)元件。所以在選取元件時(shí)如有可能,應(yīng)優(yōu)先選擇尺寸重量較大的元件。
焊接缺陷還有很多,本文列舉的只是三種*為常見(jiàn)的缺陷。解決這些焊接缺陷的措施也很多,但往往相互制約。如提高預(yù)熱溫度可有效消除立碑,但卻有可能因?yàn)榧訜崴俣茸兛於a(chǎn)生大量的焊錫球。因此在解決這些問(wèn)題時(shí)應(yīng)從多個(gè)方面進(jìn)行考慮,選擇一個(gè)折衷方案,這一點(diǎn)在實(shí)際工作中我們應(yīng)切記
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