立碑現(xiàn)象導(dǎo)致SMT貼片焊接缺陷的原因
在SMT表面貼裝工藝的回流焊接過(guò)程中，貼片元件會(huì)由于翹曲而產(chǎn)生脫焊缺陷，這被形象地稱為“立碑”現(xiàn)象(也稱為“曼哈頓”現(xiàn)象)。
貼片元件(如貼片電容、貼片電阻等)的回流焊接過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)“立碑”現(xiàn)象。貼片元器件的體積越小，“立碑”現(xiàn)象就越容易發(fā)生。特別是在生產(chǎn)1005或更小的SMT元件時(shí)，很難消除“立碑”現(xiàn)象。造成SMT焊接缺陷的因素也很多。下面就跟著英特麗的技術(shù)人員一起來(lái)簡(jiǎn)單分析一些主要因素吧！
1.預(yù)熱期
當(dāng)預(yù)熱溫度設(shè)置較低且預(yù)熱時(shí)間設(shè)置較短時(shí)，元件兩端錫膏不同熔化的概率將大大增加，導(dǎo)致兩端張力不平衡，形成“立碑”。因此，應(yīng)正確設(shè)置預(yù)熱期間的工藝參數(shù)。根據(jù)英特麗專業(yè)技術(shù)人員多年的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)熱溫度一般為150+10℃，預(yù)熱時(shí)間約為60-90秒。
2.焊盤尺寸
在設(shè)計(jì)片狀電阻和電容焊盤時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格保持其整體對(duì)稱性，即焊盤圖案的形狀和尺寸應(yīng)完全一致，以確保當(dāng)錫膏熔化時(shí)作用于元件上焊點(diǎn)的合力為零，從而形成理想的焊點(diǎn)。設(shè)計(jì)是制造過(guò)程的第一步，不正確的焊盤設(shè)計(jì)可能是安裝部件的主要原因。有關(guān)具體的焊盤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)參考ipc-782《表面安裝設(shè)計(jì)和焊盤布局標(biāo)準(zhǔn)》。事實(shí)上，超過(guò)元件的焊盤過(guò)多可能會(huì)導(dǎo)致元件在焊料潤(rùn)濕過(guò)程中滑動(dòng)，從而導(dǎo)致元件從焊盤一端拉出。
對(duì)于小型薄板片狀元件，為元件的一端設(shè)計(jì)不同的焊盤尺寸，或?qū)⒑副P的一端連接到接地板，也可能導(dǎo)致元件豎立。使用不同尺寸的焊盤可能會(huì)導(dǎo)致焊盤加熱和焊膏流動(dòng)時(shí)間不平衡。在回流焊接期間，元件幾乎漂浮在液態(tài)焊料上，并在焊料凝固時(shí)到達(dá)其最終位置。焊盤上的不同潤(rùn)濕力可能導(dǎo)致元件缺乏附著力和旋轉(zhuǎn)。在某些情況下，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)焊盤熱容量減小，兩個(gè)焊盤上焊膏同時(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
通常，當(dāng)焊膏在回流過(guò)程中熔化時(shí)，由于表面張力，安裝過(guò)程中產(chǎn)生的元件偏移將通過(guò)拉動(dòng)元件來(lái)自動(dòng)校正。我們稱之為“自適應(yīng)”，但如果偏移嚴(yán)重，拉動(dòng)將導(dǎo)致組件豎立并產(chǎn)生“立碑”現(xiàn)象。這是因?yàn)?
(1)與元件接觸越多的焊料端獲得更多的熱容，因此它首先熔化。
(2)元件兩端與焊膏之間的粘附力不同。因此，應(yīng)調(diào)整元件的放置精度，以避免較大的放置偏差。
5.元件重量
較輕元器件的“立碑”現(xiàn)象發(fā)生率較高，因?yàn)椴黄胶鈴埩θ菀桌瓌?dòng)部件。因此，在選擇元器件時(shí)，如果可能，應(yīng)優(yōu)先考慮尺寸和重量較大的部件。
它們往往相互制約。例如，提高預(yù)熱溫度可以有效消除立碑，但由于加熱速度較快，可能會(huì)產(chǎn)生大量焊錫球。因此，在解決這些問(wèn)題時(shí)，我們應(yīng)該多方面考慮，選擇折中方案。