元件立碑问题探讨

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1、SMTTechnologyDevelopmentCommitteeSMTTechnologyCenterSMT技术中心组件立碑问题探讨目录序言立碑的释义产生原因竖碑的成因分析竖碑的分布结束语1.序言目前,随着世界高科技的飞速发展﹐电子产品已向小型化和高功能化发展﹐短小轻薄是全世界的主流趋势﹐所以印刷电路板也愈来愈高精度化﹒越来越小的元器件将趋于主流随着组件重量越来越轻﹐组件竖碑的现象并不少见﹐成为SMT课题中急须解决的一环。2.立碑的释义立碑是由于回流焊过程中CHIP元件两端焊盘上锡膏的表面张力不平衡所致，其表现为元器件部分

2、地或完全地竖起，俗称为墓碑现象或吊桥现象、曼哈顿现象曼哈顿现象，指纽约曼哈顿区之大楼林立现象。曼哈顿由于地质原因，特别适合建高楼，整个曼哈顿耸立着超过5500栋高楼，其中35栋超过了200米，是世界上最大的摩天大楼集中区。拥有纽约标志性的帝国大厦、洛克菲勒中心、克莱斯勒大厦、大都会人寿保险大厦等建筑。常见立碑现象2.立碑的释义立碑”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。“立碑”现象的产生是由于元件两端焊盘上

3、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。3.产生原因3.产生原因“竖碑”产生的原因﹕组件两端焊盘上的锡膏在回流熔化时﹐对组件两个焊接端的表面张力不平衡。如图﹕rxl14.1.加热不均匀4.2.组件问题4.3.基板的材料和厚度4.4.焊盘的形状和可焊性4.5.锡膏4.6.预热温度4.7.贴装精度4.“立碑”成因分析4.“立碑”成因分析回流炉内温度分布不均匀﹕板面温度分布不均匀。解决办法﹕a﹕炉温区与温区温差大﹐更换多温

4、区炉b﹕改变炉发热板的加热方式或热风回流方式c﹕在炉内增加控制热风方式软﹑硬件。d﹕设计PCB时﹐尽量考虑“阴影效应”.e:物料选购时﹐对于特殊位置应具体分析。4.1.加热不均匀焊接端的外形和尺寸差异大﹔组件重量太轻。解决办法﹕a﹕选择合适的物料﹔b﹕改进PCB焊盘设计﹔c﹕改进钢网设计。4.2.组件问题4.“立碑”成因分析取4.3mg与5.6mg的chip电容在相同条件下做实验结果怎样呢?组件重量与竖碑明显重量小的组件竖碑发生度增高62%38%4.“立碑”成因分析基板的材料的导热性太差﹔基板厚度均匀性太差﹔解决办法﹕a﹕选

5、择合适的板材﹔4.3.基板的材料和厚度4.“立碑”成因分析从上图可看出﹐竖碑与基板的关系為﹕矾土陶瓷板<玻璃纤维板<纸基环氧板基板材料与竖碑50%30%20%4.“立碑”成因分析焊盘的热容量差异太大﹔焊盘的可焊性差异较大﹔焊盘设计缺陷。解决办法﹕a﹕PCB设计时﹐焊盘尽可能对称﹐符合生产工艺的要求。4.4.焊盘的形状和可焊性4.“立碑”成因分析在相同条件下﹐当焊盘尺寸b和c减小时﹐竖碑现象的发生率降低﹔但是当c<*时﹐组件移位会明显上升﹐如0603物料的焊盘c<0.7mm时﹐组件移位缺陷发生率明显上升。如下试验结果﹕焊盘尺寸

6、c焊盘尺寸b4.“立碑”成因分析锡膏中助焊剂的均性差或活性差﹔两个焊盘上的锡膏厚度差异太大或太厚﹔印刷精度差﹐错位严重。解决办法﹕a﹕选择合适的锡膏﹔b﹕锡膏使用前应严格按要求解冻﹔4.5.锡膏4.“立碑”成因分析c﹕锡膏使用前要搅拌均匀﹔d﹕对于钢网要定期检查﹐发现变形﹐立即停止使用﹔e﹕定期作刮刀压力的测试﹔f﹕定期对印刷机进行保养﹐确保在良好状态下运行。g:选择相应厚度的刚网。4.5.锡膏4.“立碑”成因分析下面是stencil厚200um和100um﹐竖碑现象发生率统计﹕钢网厚度与“竖碑”的试验结果Stencil厚发

7、生率(0603c)200um6.6%100um0.80%从上图可以看出﹐钢网厚度对组件竖碑有重要影响﹐这是因为﹕1﹕减小钢网厚度﹐就减小了锡膏的涂布量﹐锡膏熔化时表面张力随之减小﹔2.减小钢网厚度﹐使锡膏较薄﹐整个焊盘热容量减小﹐两个焊盘上的锡膏同时熔化的概率大大增加。4.“立碑”成因分析分别选用A﹐B﹐C三家供货商锡膏﹐在相同条件下使用实验﹐我们可以发现﹐组件竖碑的发生度不同﹕4.5.锡膏与竖碑结果说明﹕选择不同的锡膏供货商﹐对于组件竖碑有不同的效果。因为助焊剂成份﹐活性﹐及金属含量不同所致﹗45%33%22%4.“立碑”

8、成因分析预热温度太低﹔解决办法﹕a﹕按要求对炉温进行调校和测试﹔b﹕适当的提升预热区温度﹔4.6.预热温度4.“立碑”成因分析右图是一个试验﹕试验条件﹕玻纤板﹐钢网厚度200um﹐锡膏sn63pb37﹐采用了0603和0805两种电容﹐在相同的条件下过IR炉和VPS炉结果如下﹕图例发生率焊