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如何預(yù)防SMT貼片加工中的立碑現(xiàn)象?
所屬分類:公司資訊發(fā)表時(shí)間:2018-08-10

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(huì)導(dǎo)致立碑,現(xiàn)在就對(duì)實(shí)際SMT貼片加工生產(chǎn)中出現(xiàn)機(jī)率較高的幾個(gè)原因進(jìn)行分析,并提出預(yù)防措施。

一、焊盤設(shè)計(jì)

1、焊盤間距過(guò)大,并非是焊盤與元件不匹配問(wèn)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(gè)焊盤中間間距過(guò)大,這會(huì)導(dǎo)致焊料潤(rùn)濕元件端子時(shí),潤(rùn)濕力拉動(dòng)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(wèn)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(gè)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(kāi)窗而成,焊接區(qū)域的面積會(huì)大于下部位置的焊盤,而且,上部位置焊盤因?yàn)榕c大塊的銅箔相連,回流時(shí)其升溫速率會(huì)比下部焊盤相對(duì)較小,所以,錫膏的熔化潤(rùn)濕速率也會(huì)不同,這就非常容易產(chǎn)生偏移或立碑問(wèn)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(guò)這樣的噩夢(mèng),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(jì)師采用兩端焊盤相同的設(shè)計(jì)方式,同樣的SMD或NSMD設(shè)計(jì),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(jì)方式。如果確實(shí)需要連接大塊銅箔,可考慮采用熱隔離設(shè)計(jì),如下右圖,Thermal relief可以均衡兩端焊盤的升溫。這個(gè)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(shí)阻焊膜的厚度的影響一般不會(huì)太多,因?yàn)楝F(xiàn)在大部分0201以下元件的設(shè)計(jì)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(jì)師取消中間的阻焊膜。

二、工藝設(shè)計(jì)

1、錫膏印刷偏位,如下圖所示,如果鋼網(wǎng)開(kāi)孔為了避免錫珠問(wèn)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(huì)大增。所以,控制錫膏印刷問(wèn)題是很關(guān)鍵的,當(dāng)然這在實(shí)際生產(chǎn)中是很容易發(fā)現(xiàn)的。但鋼網(wǎng)的開(kāi)孔設(shè)計(jì)就比較難發(fā)現(xiàn)了,通常推薦鋼網(wǎng)開(kāi)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(shí)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(rùn)濕或潤(rùn)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?dú)鉂舛?br/>
大家都知道,氮?dú)鈱儆诙栊詺怏w,它隔絕氧氣的影響而提高了焊接端子的可焊性,錫膏的潤(rùn)濕性,錫膏熔化后在PCB焊盤和元件端子的爬升能力。這對(duì)于焊接質(zhì)量來(lái)說(shuō),不管是產(chǎn)線的良率問(wèn)題還是焊點(diǎn)的可靠性來(lái)講都是很有幫助的。拋開(kāi)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(méi)有問(wèn)題,但是如果元件兩個(gè)端子的可焊性存在差異,氮?dú)饩涂赡芊糯筮@種差異,這就是為什么有時(shí)氮?dú)鉂舛雀?,氧氣濃度?000PPM以下時(shí),反而有立碑問(wèn)題發(fā)生。很多廣州SMT貼片加工廠家的經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)氧氣濃度低于500PPM時(shí),立碑問(wèn)題就很嚴(yán)重。但是這沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),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(wèn)題。

4、Profile設(shè)置不當(dāng)

溫度的設(shè)置主要需要考慮整個(gè)PCB板的熱均衡,回流時(shí)如果PCB板上的熱量差異大,可能導(dǎo)致熱沖擊問(wèn)題,當(dāng)升溫過(guò)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(guò)每秒2°C,在回流前盡量保持PCB板溫度均衡。

三、物料問(wèn)題

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


四、結(jié)論

1、片式元件立碑的根本原因是焊料對(duì)兩個(gè)焊接端子的潤(rùn)濕不均衡;

2、設(shè)計(jì)方面采用兩個(gè)焊盤相同的設(shè)計(jì)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(jì)(Thermal relief)可以避免立碑問(wèn)題;

3、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)上,在兩個(gè)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(guò)大的偏位也可能導(dǎo)致立碑問(wèn)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(wèn)題,小于2°C每秒的升溫斜率可以防止立碑問(wèn)題;

6、氮?dú)饣亓骺梢杂行嵘附淤|(zhì)量,但氧氣含量過(guò)低又可能導(dǎo)致立碑發(fā)生,大于1000PPM的氧氣含量一般不會(huì)導(dǎo)致立碑問(wèn)題;

7、在可焊性測(cè)試中,要關(guān)注潤(rùn)濕的時(shí)間和潤(rùn)濕力在元件的兩個(gè)端子方面的平衡,否則立碑問(wèn)題不可避免。

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