在昆山表面貼裝工藝（昆山smt貼裝）的回流焊接工序中，貼片元件會(huì )產(chǎn)生因翹立而脫焊的缺陷，人們形象的稱(chēng)之為"豎碑"現象(即曼哈頓現象)。

　　."豎碑"現象發(fā)生在CHIP元件(如貼片電容和貼片電阻)的回流焊接過(guò)程中，元件體積越小越容易發(fā)生。其產(chǎn)生原因是，元件兩端焊盤(pán)上的錫膏在回流融化時(shí)，對元件兩個(gè)焊接端的表面張力不平衡。具體分析有以下7種主要原因：

　　1) 加熱不均勻 回流爐內溫度分布不均勻 板面溫度分布不均勻

　　2) 元件的問(wèn)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) 基板的材料和厚度 基板材料的導熱性差 基板的厚度均勻性差

　　4) 焊盤(pán)的形狀和可焊性 焊盤(pán)的熱容量差異較大 焊盤(pán)的可焊性差異較大

　　5) 錫膏 錫膏中助焊劑的均勻性差或活性差 兩個(gè)焊盤(pán)上的錫膏厚度差異較大 錫膏太厚

　　印刷精度差，錯位嚴重

　　6) 預熱溫度 預熱溫度太低

　　7) 貼裝精度差，元件偏移嚴重。

　　"豎碑"現象是以上各種因素混合作用的結果，下面對以上這些主要因素做簡(jiǎn)單分析。

　　表1

　　焊接方法發(fā)生率

　　GRM39(1.6×0.8×0.8mm)GRM40(2.0×1.25×1.25mm)

　　氣相加熱6.6%2.0%

　　紅外熱風(fēng)回流焊0.1%0

　　焊接方法 發(fā)生率

　　GRM39(1.6×0.8×0.8mm) GRM40(2.0×1.25×1.25mm)

　　氣相加熱 6.6% 2.0%

　　紅外熱風(fēng)回流焊 0.1% 0

　　預熱期： 表1是紅外線(xiàn)加熱和氣相加熱回流焊中豎碑現象的試驗統計結果，在試驗中采用了1608和2125貼片電容，試驗是紅外與熱風(fēng)回流焊和無(wú)預熱的氣相加熱回流焊，從表中可以很明顯看出豎碑現象的發(fā)生率，后者遠大于前者，這是因為氣相加熱沒(méi)有預熱區，使升溫速度很快，結果元件兩端錫膏不同時(shí)熔化的概率大大增加。

　　預熱溫度和時(shí)間相當重要，我們分別對預熱時(shí)間1-3分鐘，預熱溫度130-160度條件下的回流焊接作了試驗統計，結果可以很明顯的看出，預熱溫度越高、預熱時(shí)間越長(cháng)，"豎碑"現象的發(fā)生率就越低。

　　我們進(jìn)行試驗的預熱高溫度是170度，比正常生產(chǎn)時(shí)的預熱溫度要稍高一點(diǎn)，發(fā)現預熱溫度從140度上升到170度時(shí)，"豎碑"現象的發(fā)生率大大降低。這是因為預熱溫度越高，進(jìn)回流焊后，元件兩端的溫關(guān)越小，兩端焊錫膏熔化時(shí)間越接近。但是錫膏在較高的預熱溫度下越久，其助焊劑的劣化就越嚴重，助焊越差，越容易產(chǎn)生焊接缺陷。

　　焊盤(pán)尺寸 焊盤(pán)尺寸與豎碑現象發(fā)生率關(guān)系的試驗結果，很明顯，當B和C減小時(shí)，豎碑現象的發(fā)生率降低，但是當C小于0.7mm時(shí)，隨著(zhù)C的減小，元件移位的缺陷的發(fā)生率明顯上升。見(jiàn)示意圖

　　試驗中發(fā)現焊盤(pán)間距從2.8mm減小至2.0mm，"豎碑"現象的發(fā)生率降低了9成，僅為原來(lái)的十分之一。這是因為焊盤(pán)尺寸減小后，錫膏的涂布量相應減少，錫膏熔化時(shí)的表面張力也跟著(zhù)減小。所以在設計中，在保證焊接點(diǎn)強度的前提下，焊盤(pán)尺寸應盡可能小。 錫膏厚度 印刷模板的厚度為20UM時(shí)豎碑現象的發(fā)生率遠遠大于模板厚度為100UM時(shí)情況。這是因為1、減小鋼模厚度，就是減小了錫膏的量，錫膏熔化時(shí)的表面張力隨之減小。2、減小鋼模厚度，使錫膏較薄，整個(gè)焊盤(pán)的熱容量減小，兩個(gè)焊盤(pán)上錫膏同時(shí)熔化的概率大大增加。

　　貼裝精度 一般情況下，貼裝時(shí)產(chǎn)生的元件偏移，在回流過(guò)程中，由于錫膏熔化時(shí)的表面張力，拉動(dòng)元件而自動(dòng)糾正，我們稱(chēng)之為"自適應"。但偏移嚴重時(shí)，拉動(dòng)反而會(huì )使元件立起，產(chǎn)生豎碑現象。這是因為：1、從元件焊接端向錫膏傳遞的熱量不平均，焊膏少的那端加熱時(shí)先熔化。2、元件兩端與錫膏的粘力不平。

　　基板材料 試驗采用了3種不同材料的基板，發(fā)現豎碑現象在紙基環(huán)氧板中發(fā)生率高，其次是玻璃環(huán)氧板，礬土陶瓷板低，這是因為不同材料的導熱系數和熱容量不同。

　　錫膏 由于錫膏中助焊劑成分、活性和金屬含量不同，"豎碑"現象的發(fā)生也不盡相同。

　　元件重量 重量越小的元件，發(fā)生缺陷率越高。

　　當然，還有其它很多影響因素，比如嚴重偏移、焊盤(pán)有過(guò)孔、焊盤(pán)設計不一致，錫焊涂布不均勻等等。

　　隨著(zhù)貼裝精密度的不斷提高，體積更小的0603和0402、0201等元件越來(lái)越多的被使用，只不過(guò)由于貼裝偏移造成的豎碑現象占整個(gè)缺陷發(fā)生率的比例大大提高，變成關(guān)鍵因素。

　　如何避免豎碑現象的發(fā)生

　　1、 焊盤(pán)、元件表面無(wú)氧化。

　　2、 焊盤(pán)設計一致，焊盤(pán)上面無(wú)過(guò)孔。

　　3、 貼片時(shí)盡量保證貼裝精度在90%以上。

　　4、 再流焊爐在焊接時(shí)一定要先試驗，找到合適的溫度曲線(xiàn)工藝后再大批量焊接。

 

來(lái)源：在SMT生產(chǎn)過(guò)程中"豎碑"現象的成因與對策