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1、SMT Technology Development Committee,SMT Technology Center SMT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
2、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。,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的焊膏在回流熔化时
3、，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,rx,l1,4.1.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.“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
4、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
5、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 aPCB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c0.7mm时组件移位缺陷发生率明显上升。,如下试验结果,焊盘尺寸c,焊盘尺寸b,4.“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
6、.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,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ABC三家供货商锡膏在相同条件下使用实验我们可以发
7、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”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,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,试验证明 把预热温度从140c提到170c竖碑
8、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。,预热区,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,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。,4.7.贴装精度,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。,4.“立碑”成因分析,5.“立碑”分布,上述分布不含贴装严重偏位及锡膏涂布量等,分布图,39%,11%,16%,2%,32%,6.结 束 语,a本文参考了一些学朮报道整合多年来个人 一些SMT制程工艺改善提升经验某些观点 仅属个人意见仅供参考也希望各位能提 供宝贵意見 b本文中所涉及的试验是曾经或是数据查找 欠缺一些说明数据。 c本文试验部分在没有明确指明的情况下是 争对(0603英制)物料的情况。,结 束,THANKS!,
