如何預(yù)防SMT貼片加工中的立碑現(xiàn)象


立碑發(fā)生的原因有哪些？并不是所有的原因都一定會導(dǎo)致立碑，現(xiàn)在就對實際SMT貼片加工生產(chǎn)中出現(xiàn)機(jī)率較高的幾個原因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施。

一、焊盤設(shè)計

1、焊盤間距過大，并非是焊盤與元件不匹配問題，而是元件尺寸與焊盤的外形尺寸滿足可靠性要求，但兩個焊盤中間間距過大，這會導(dǎo)致焊料潤濕元件端子時，潤濕力拉動元件導(dǎo)致元件產(chǎn)生偏移而與錫膏分離。通常為了避免立碑問題而建議元件的焊盤尺寸特別是內(nèi)側(cè)間距要滿足一定的要求。

2、焊盤尺寸不一致，熱容量不同

如下圖所示，位置C33的兩個焊盤焊接區(qū)域的面積不一樣，上部位置的焊盤是在大塊銅箔上阻焊膜開窗而成，焊接區(qū)域的面積會大于下部位置的焊盤，而且，上部位置焊盤因為與大塊的銅箔相連，回流時其升溫速率會比下部焊盤相對較小，所以，錫膏的熔化潤濕速率也會不同，這就非常容易產(chǎn)生偏移或立碑問題。據(jù)小編的了解，很多的廣州SMT貼片加工廠就曾經(jīng)經(jīng)歷過這樣的噩夢，回流后，0402元件的偏移、立碑及飛件都有發(fā)生，防不勝防。通常應(yīng)該在DFM階段就建議設(shè)計師采用兩端焊盤相同的設(shè)計方式，同樣的SMD或NSMD設(shè)計，而不是一端是SMD而另一端是NSMD。最好是如圖中R12或R16的設(shè)計方式。如果確實需要連接大塊銅箔，可考慮采用熱隔離設(shè)計，如下右圖，Thermal relief可以均衡兩端焊盤的升溫。這個隔離的寬度相當(dāng)于焊盤直徑或?qū)挾鹊乃姆种弧?br/>
3、阻焊膜厚度

其實阻焊膜的厚度的影響一般不會太多，因為現(xiàn)在大部分0201以下元件的設(shè)計中，在焊盤之間的阻焊膜已經(jīng)取消了，如果真的存在，可建議設(shè)計師取消中間的阻焊膜。

二、工藝設(shè)計

1、錫膏印刷偏位，如下圖所示，如果鋼網(wǎng)開孔為了避免錫珠問題而增加焊盤之間的間距，或錫膏印刷偏位，回流后的立碑發(fā)生機(jī)率就會大增。所以，控制錫膏印刷問題是很關(guān)鍵的，當(dāng)然這在實際生產(chǎn)中是很容易發(fā)現(xiàn)的。但鋼網(wǎng)的開孔設(shè)計就比較難發(fā)現(xiàn)了，通常推薦鋼網(wǎng)開孔間距保持與表中C值一致。


2、貼裝偏位

貼裝偏位產(chǎn)生的機(jī)理其實與錫膏印刷偏位一樣，就是元件偏位，導(dǎo)致焊接端子與錫膏接觸不充分而產(chǎn)生不均衡的潤濕或潤濕力，立碑自然就難以避免了。這就需要優(yōu)化貼裝程序。

3、氮氣濃度

大家都知道，氮氣屬于惰性氣體，它隔絕氧氣的影響而提高了焊接端子的可焊性，錫膏的潤濕性，錫膏熔化后在PCB焊盤和元件端子的爬升能力。這對于焊接質(zhì)量來說，不管是產(chǎn)線的良率問題還是焊點的可靠性來講都是很有幫助的。拋開成本因素，這是非常有必要的。當(dāng)然如果元件或PCB焊盤的可焊性好，這沒有問題，但是如果元件兩個端子的可焊性存在差異，氮氣就可能放大這種差異，這就是為什么有時氮氣濃度高，氧氣濃度在1000PPM以下時，反而有立碑問題發(fā)生。很多廣州SMT貼片加工廠家的經(jīng)驗表明，當(dāng)氧氣濃度低于500PPM時，立碑問題就很嚴(yán)重。但是這沒有一個標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)實際經(jīng)驗，通常氧氣濃度控制在1000—1500PPM，這既有利于焊接的完成也不容易發(fā)生立碑問題。

4、Profile設(shè)置不當(dāng)

溫度的設(shè)置主要需要考慮整個PCB板的熱均衡，回流時如果PCB板上的熱量差異大，可能導(dǎo)致熱沖擊問題，當(dāng)升溫過快，大于每秒2°C，立碑就可能發(fā)生，所以，通常建議其升溫斜率不要超過每秒2°C，在回流前盡量保持PCB板溫度均衡。

三、物料問題

元件兩個焊接端子的可焊性問題，可以根據(jù)IPC J-STD-002，《Solderability Tests for
Component Leads, Terminations, Lugs, Terminals and Wires》對元件的端子可焊性進(jìn)行測試。儀器測試結(jié)果如下圖，其評估標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。通過這樣的檢測，只能說明元件端子的可焊性沒有問題。但如果有立碑問題發(fā)生，就需要確定兩個端子達(dá)到相同潤濕力的時間或在某個特定時間段內(nèi)達(dá)到的潤濕力的大小，潤濕速率或潤濕力之間較大的差異就極有可能導(dǎo)致立碑問題。


四、結(jié)論

1、片式元件立碑的根本原因是焊料對兩個焊接端子的潤濕不均衡；

2、設(shè)計方面采用兩個焊盤相同的設(shè)計方式，尺寸大小、內(nèi)側(cè)間距、熱容等方面均衡就可以預(yù)防立碑的發(fā)生，采用熱隔離設(shè)計（Thermal relief）可以避免立碑問題；

3、鋼網(wǎng)設(shè)計上，在兩個網(wǎng)孔的內(nèi)側(cè)距離上保持適當(dāng)?shù)闹悼梢杂行У胤乐沽⒈l(fā)生；

4、如果貼裝質(zhì)量不好，設(shè)備精度有限，過大的偏位也可能導(dǎo)致立碑問題；

5、快速升溫可能導(dǎo)致PCB板上的熱量分布不均衡而發(fā)生立碑問題，小于2°C每秒的升溫斜率可以防止立碑問題；

6、氮氣回流可以有效提升焊接質(zhì)量，但氧氣含量過低又可能導(dǎo)致立碑發(fā)生，大于1000PPM的氧氣含量一般不會導(dǎo)致立碑問題；

7、在可焊性測試中，要關(guān)注潤濕的時間和潤濕力在元件的兩個端子方面的平衡，否則立碑問題不可避免。