元件立碑问题探讨

1、SMT Technology Center,SMT,技术中心,SMT Technology Development Committee,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,

2、的表面张力不平衡所致，其表现为元器件部分地或,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。,2.,立碑的释义,3.,产生原因,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

3、,”,现象。,“ 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。,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,rx,l,1,4.“,立碑”成因分析,4.1.,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,4.1.,加热不均匀,?,回流炉内温度分布不

4、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.“,立碑”成因分析,4.2.,组件问题,?,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.“,立碑”成因分析,组件重量与竖碑,?,取,4.3mg,与,5.6mg,的,chip,电容在相同条件下做实验结,果怎样呢,?,發生度,38%,62%,?,明显重量小,的组件竖碑,发生度增高,5.

5、6mg,4.3mg,4.“,立碑”成因分析,4.3.,基板的材料和厚度,?,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选择合适的板材,4.“,立碑”成因分析,基板材料与竖碑,發生度,20%,30%,50%,紙基環氧板,玻璃纖維板,礬土陶瓷板,?,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,4.“,立碑”成因分析,4.4.,焊盘的形状和可焊性,?,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,aPCB设计时焊盘尽可能对称符合生产工艺的,要求。,4.“,立碑”成因分析,如下试验结果,焊盘尺寸,b,焊盘尺寸,c,?,在相同条件

6、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,c0.7mm,时,组件移位缺陷发生率明显上升。,4.“,立碑”成因分析,4.5.,锡膏,?,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.“,立碑”成因分析,4.5.,锡膏,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.“,立碑”成因分析,?,下

7、面是,stencil,厚,200um,和100um竖碑现象发生率,统计,發生率(0603c,),钢网厚度与“竖碑”的试验结,果,发生率,(0603c),6.6%,0.80%,Stencil,厚,200um,100um,8.0%,6.0%,4.0%,2.0%,0.0%,200um,發生率(0603c),100um,stencil T,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,4.5.,锡膏与竖碑

8、,?,分别选用ABC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,發生度,22%,45%,33%,?,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。,A,B,C,因为助焊剂成份活,性,及金属含量不同所致,4.“,立碑”成因分析,4.6.,预热温度,?,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.“,立碑”成因分析,图例,?,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,发生率,焊接方法,0603c

9、,0.1%,0805c,0%,IR,VPS,6.6%,2.0%,结果可看出,预热温度越,高,预热时间越长,“,竖碑”,现象的发生率就越低。,4.“,立碑”成因分析,预热区,?,试验证明,把预热温度从,140c,提到170c竖碑现象的发生,率大大降低这是因为,预热温度越高进回流炉后组件两端的温,差越小两端锡膏熔化时间越接近。,注意锡膏在较高温度下越久其助焊剂的,劣化越严重助焊性越差越容易产生焊接缺,陷。,4.“,立碑”成因分析,4.7.,贴装精度,?,贴装精度差,组件偏位严重,?,解决办法,?,a定期对贴片机进行维护保养,?,?,b对贴片精度作定期校正,c定期对设备贴装性能评估。,贴装精度,(,有铅)一般情况下贴装时产生的组件偏移在,回流过程中由于锡膏熔化时的表面张力拉力组件而自动,纠正称之为“自适应”。,?,但偏位严重时拉动反而使组件竖起产生“竖碑”现象。,为什么呢,?,4.“,立碑”成因分析,如圖,原因如下,a从组件焊接端向锡膏传递热量不均匀如图组件右端锡膏,从组件得到的热量多从而先熔化。,b组件两端与锡膏的粘力不平。,5.“,立碑”分布,分布图,2%,11%,16%,32%,39%,?,上述分布不含贴装严重偏位及锡膏涂布量