SMT贴片加工中元器件立碑现象的机理分析

2018-04-08 雅鑫达电子 1131

立碑工艺缺陷及所谓的墓碑(Tombstoning),吊桥(Drawbridging),石柱(Stonehenging)和曼哈顿(Manhattan)现象,都是用来描述如图一所示的片式元件工艺缺陷的形象说法。这类缺陷的典型特点就是元件一端在再流汗过程中 翘起一定角度,在早期的表面组装过程中,立碑现象是与气相再流焊和红外再流焊工艺相关的问题。在气相再流焊接中立碑的主要原因是由于元件升温过快,升温 时,没有一个均热过程再达到焊膏熔化,导致热容量有差异的元件两端焊膏不是同时熔化,器件两端的润湿力不平衡导致立碑现象发生。还红外再流焊接焊中焊盘, 焊膏和焊端颜色的差异导致吸收热量的不同,引起两端焊膏不同时熔化时,器件两端的实力不平衡而引起立碑。


随着片式元器件焊端质量的提升,热风再流焊的广泛使用,以及对再流曲线的优化研究,立碑现象逐渐减少,已经不是SMT组装过程中的一个重要问题了。但是,近年随着电子产业功能多样化尺寸,小型化带来的器件微型化,特别是移动终端类产品中0402封装器件的大量使用,立碑工艺缺陷又成为电子组装工艺的一个主要缺陷,对产品的加工质量,直通率和返修成本都产生了很大的影响。

SMT贴片加工

从机理上来分析,立碑工艺缺陷产生的本质原因是器件两端的润湿力不平衡,当一端的湿润力产生的转动力距超过了另一段润湿力及器件重力联合作用产生的力矩时,在转动力的作用下把元件的一端起升起来了,器件的受力过程如图所示。


为贴片后再流焊前器件手里状态,图三为再流焊焊接立碑时器件的受力状态,贴片后再流焊焊接前器件受元件两端的黏结力及中立的作用,焊接过程中立碑发生时在拉起端的黏结力T2 器件重力T3 及熔化端的润湿力T4 和T5 综合作用下产生翻转,此时T4 对焊接端支撑点产生的力矩大于 T2 + T3 + T5 对焊接支撑点产生的力矩之和,即:

M(T4 ) > M(T2 ) + M(T3 ) + M(T5 )


所以,元器件越小,重量越轻,就越容易产生立碑现象。图二图三的各个参数意义如下所述。

T1 :元件焊端的黏结力;

T2 :元件焊端的黏结力;

T3 :元件的重力;

T4 :元件端部的润湿力;

T5 :元件焊端底部的润湿力;

M(T2 ):元件焊端的黏结力T2 产生的力矩;

M(T3 ):元件的重力T3 产生的力矩;

M(T4 ):元件端部的润湿力T4 产生的力矩;

M(T5 ):元件焊端底部的润湿力T5 产生的力矩;


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