再流焊缺陷之立碑现象

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再流焊缺陷之立碑现象

再流焊是连接表面封装器件和电路板最常见的方法。再流过程的目标是熔化钎料和加热邻接表面，而不使电子器件过热或损坏。再流焊过程是利用钎料膏暂时将一个或多个电子元件与焊盘连接，整个封装结构经过可控热源后，钎料熔化，而永久地连接成接头。加热可通过封装结构通过再流炉、红外灯下或通过热风钎焊单个接头而完成。
再流焊过程中会出现很多缺陷，例如未焊透、过度焊、裂口、短路、元件立起和器件移动等。其中，立碑现象是再流焊中最容易产生的缺陷之一，以下对立碑现象的形成及解决措施进行讨论。
一、立碑现象的定义
在表面贴装工艺的再流焊接中，贴装的元件会因翘立而产生脱焊的缺陷，人们形象地称之为立碑现象，也有人称之为曼哈顿现象。
二、立碑现象的产生
立碑现象的产生主要是由于元件两端焊盘的焊膏在再流熔化时，不是同时熔化，导致元件两个焊端产生的表面张力不平衡，张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转，产生立碑现象。
三、立碑现象的形成原因和解决方法
(1)预热不充分。当预热温度设置较低、预热时间设置较短时，元件两端焊膏不能同时熔化的概率就大大增加，从而导致元件两个焊端的表面张力不平衡， 产生立碑现象。
解决办法：正确设置预热期工艺参数，预热温度一般设为( 150  10)℃，时间为120s左右。
(2)焊盘尺寸设计不合理。若片式元件的一对焊盘不对称，会引起漏印的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反。所以当小焊盘上的焊膏熔化后，在表面张力的作用下，将元件拉直竖起，产生立碑现象。
解决办法：严格按标准规范进行焊盘设计，确保焊盘图形的形状与尺寸完全一致。此外，设计焊盘时，在保证焊点强度的前提下，焊盘尺寸应尽可能小，这是因为焊盘尺寸减小后，焊膏的涂覆量相应减少，焊膏熔化时的表面张力也随之减小，立碑现象就会大幅度下降。
(3)焊膏涂覆的较厚。焊膏较厚时，两个焊盘上的焊膏不是同时熔化的概率就大大增加，从而导致元件两个焊端表面张力不平衡，产生立碑现象。相反， 焊膏变薄时，两个焊盘上的焊膏同时熔化的概率就大大增加，立碑现象就会大幅减少。
解决办法：焊膏厚度是由模板厚度决定的，因此应选用模板厚度薄的模板。
(4)贴装精度不够。一般情况下，贴装时产生的元件偏移，在再流焊接时由于焊膏熔化产生表面张力，拉动元件而自动定位，我们称之为自定位。但如果偏移严重，拉动反而会使元件竖起，产生立碑现象。这是因为与元件接触较多的焊料端得到更多的热量，从而先熔化，由于表面张力的作用，产生立碑现象，另外元件两端与焊膏的粘度不同，也是产生立碑现象的原因之一。
解决办法： 调整贴片机的贴片精度， 避免产生较大的贴片偏差。
(5)元件重量较轻。较轻的元件立碑现象发生率较高，这是因为元件两端不均衡的表面张力可以很容易地拉动元件。
解决办法：选取元件时，如有可能优先选择尺寸重量较大的元件。
(6)有缺陷的元件排列方向设计。如果在再流焊接时，使片式元件的一个焊端先通过再流焊区域，焊膏先熔化，而另一焊端未达到熔化温度，所以先熔化的焊端，在表面张力的作用下，将元件拉直竖起，产生立碑现象。
解决办法：确保片式元件两焊端同时进入再流焊区域，使两端焊盘上的焊膏同时熔化。