元件立碑问题探讨

单击以编辑母片标题,单击以编辑母片,第二层,第三层,第四层,第五层,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，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,l,1,4.1.,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.,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,Stencil,厚,发生率,(0603c),200um,6.6%,100um,0.80%,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,焊接方法,0603c,0805c,IR,0.1%,0%,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,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。,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!,