豎碑現(xiàn)象的成因與對策

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1、in“豎碑"現(xiàn)象的成因與對策在表面貼裝工藝的回流焊接工序中，貼片元件會產(chǎn)和因翹立而焊的缺陷如圖1所示.人們形象地稱之為“豎碑”現(xiàn)象(也有人稱之為“曼哈頓”現(xiàn)象)?它和浮起、移位一起被認(rèn)為是回流焊接工藝中最常見的缺陷.(b)浮起(C)移位(d)正常圖1“豎碑”現(xiàn)象“豎碑”現(xiàn)象常發(fā)生在Chip元件(如貼片電容和貼片電阻)的回流焊過程中，元件體積越小越容易發(fā)生.特別是在1005(1mmx0.5mm)或更小的0603(0.6mmx0.3mm)貼片元件的生產(chǎn)中很難消除“豎碑”現(xiàn)象.“豎碑”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是元件兩端焊盤上的焊膏在回流熔化時對元件兩個焊接端的表面張力不平衡?典

2、型的情況如圖2所示?元件兩端焊盤上的焊膏不同時熔化，先熔化的一端會產(chǎn)生一個表面張力F,相對A點，有一個位動力矩M,M二hxFx二hFSina,同時，元件本身的重力相對于A點也有一個重力矩Mc,Mc=f2x

3、GA.當(dāng)M>Me時,元件會被拉起，產(chǎn)生“豎圖2“豎碑”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因碑”現(xiàn)象.F-表面張力◎焊料與元件的接觸角：h■焊料的爬升高度;f■元件重力;G-元件重心根據(jù)以上以對“豎碑”現(xiàn)象的成因分析，我們可以找出以下6種主要原因:1)加熱不均勻回流爐內(nèi)溫度分布不均勻.板面溫度分布不均勻.2)元杵的問題焊接端的外形和尺寸差異大.焊接端的可焊性差異大.元件的重量太輕.3

4、）基板的材料和厚度基板材料的導(dǎo)熱性差.基板的厚度均勻性差.4）焊盤的形狀和可焊性焊盤的熱容量差異較大.焊盤的可焊性差異較大5）焊膏焊膏中助焊劑的均勻性差或活性差.兩個焊盤上的焊膏厚度差異較大，焊膏太厚.印刷精度差，錯位嚴(yán)重.6）預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度太低7）貼裝精度貼裝精度差，元件偏移嚴(yán)重.“豎碑”現(xiàn)象是以上各種因素混合作用的結(jié)果，下面對以上這些主要因素做簡單分析.預(yù)熱期：IR（紅外線加熱）和VPS（氣相加熱）及回流焊中“豎碑”現(xiàn)象的試驗統(tǒng)計結(jié)果見表4?在試驗中采用了1608（1.6mmx0.8mm）和2125（0.2mmx1.25mm）貼片電容,試驗設(shè)備是IR熱風(fēng)對

5、流回流爐和無預(yù)熱的VPS回流爐?從表1中可以明顯看出，“豎碑”現(xiàn)象的發(fā)生率，后者遠(yuǎn)大于前者.這是因為VPS爐沒預(yù)熱區(qū)，使升溫速度很快，結(jié)果，元件兩端焊膏不同時熔化的概率大大增加.所以預(yù)熱溫度和時間相當(dāng)重要,我們分別對預(yù)熱時間仁3min、預(yù)熱溫度130-160°G條件下的回流焊接作了試驗統(tǒng)計，結(jié)果如圖3所示?可以很明顯地看出，預(yù)熱溫度越髙、預(yù)熱時間越長，“豎碑”現(xiàn)象的發(fā)生率就越低.表1試驗統(tǒng)計表焊接方法發(fā)生率GRM39(1.6mmx0.8mmx0.8mm)GRM40(2.0MMx1.5MMx0.7MM)IR0.1%0VPS6.6%2.0%圖3預(yù)熱溫度與發(fā)生率的關(guān)系

6、圖4焊盤尺寸與發(fā)生率的關(guān)系E3焊盤尺寸：焊盤尺寸與“豎碑”現(xiàn)象發(fā)生率關(guān)系的試驗結(jié)果如圖4所示?很明顯，當(dāng)b和c減小時，“豎碑”現(xiàn)象的發(fā)生率降低?但是當(dāng)b<0.7mm時，隨著c的減小，“元杵移位”缺陷的發(fā)生率明顯上升.焊膏厚度：表2顯示了模板厚度為200pm時的情況?這是因為:(4)減小模板厚度，就是減小了焊膏的涂覆量，焊膏熔化時表面張力隨之減小;(2)減小模板厚度，便焊膏較薄，整個焊盤的熱容量減小，兩個焊盤上焊膏同時熔化的概率大大增加.表2“豎碑，，現(xiàn)象的發(fā)生率模板厚度“豎碑”現(xiàn)象發(fā)生率b/pmGRM39(1.6mmx0.8mmx0.8mm)2006.6%100

7、0.8%貼裝精度：一般情況下，貼裝時產(chǎn)生的元件偏移,在回流過程中，由于焊膏熔化時的表面張力,拉動元件而自動糾正，我們稱之為“自適應(yīng)匕但偏移嚴(yán)得重時，拉動反而會使元件立起,產(chǎn)生朕豎碑,，現(xiàn)象這是因為：(巧從元件焊接端向焊膏傳遞的熱量不平均，如圖5所示?元件右端的焊膏從元件得到的熱量會更多,從而先熔化;(2)元件兩端與焊膏的粘著力不平，如圖6所示.預(yù)熱期：我們進(jìn)行試驗的預(yù)熱溫度最髙是仃0°C,比正常生產(chǎn)時的預(yù)熱溫度要稍髙一點，發(fā)現(xiàn)預(yù)熱溫度從140°C±升到170°C,"豎碑”現(xiàn)象的發(fā)生率大大降低?這是因為,預(yù)熱溫度越髙，進(jìn)回流爐后，元件兩端的溫差越小，兩端焊膏熔化時

8、間越接近?但是，焊膏在較髙的預(yù)熱溫度下越久，其助焊劑的劣化就越嚴(yán)重，助焊性越差，越容易產(chǎn)生焊接缺陷.圖5元件焊接端向焊膏搏遞熱量不平均2元件質(zhì)量＜1401702.02.8t/Vb/mm磯土陽俛板玻璃環(huán)氧板紙基環(huán)M板廠家C廠家B廠家A焊盤尺寸：試驗中發(fā)現(xiàn)焊盤間距從2.8mm減小到2.0mm,“豎碑”現(xiàn)象的發(fā)生率降低了9成,僅為原來的十分之一?這是因為焊盤尺寸減小，焊膏的涂覆量相應(yīng)減少，焊膏熔化時的表面張力也跟著減小?所以，在設(shè)計中,在保証焊接點強度的前提下，焊盤尺寸應(yīng)盡可能小.基板材料：試驗采用了3種不同材料的基板，發(fā)現(xiàn)“豎碑,,現(xiàn)象在紙基環(huán)氧板中發(fā)生率最高，其次

9、是玻璃環(huán)氧板，礬土陶瓷板