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SMT中貼片元件立碑現(xiàn)象的機理分析

2020-05-19 12:01:49 1711

立碑工藝缺陷及所謂的墓碑(Tombstoning),吊橋(Drawbridging),石柱(Stonehenging)和曼哈頓(Manhattan)現(xiàn)象,都是用來描述如圖一所示的片式元件工藝缺陷的形象說法。這類缺陷的典型特點就是元件一端在再流汗過程中 翹起一定角度,在早期的表面組裝過程中,立碑現(xiàn)象是與氣相再流焊和紅外再流焊工藝相關(guān)的問題。在氣相再流焊接中立碑的主要原因是由于元件升溫過快,升溫 時,沒有一個均熱過程再達到焊膏熔化,導致熱容量有差異的元件兩端焊膏不是同時熔化,器件兩端的潤濕力不平衡導致立碑現(xiàn)象發(fā)生。還紅外再流焊接焊中焊盤, 焊膏和焊端顏色的差異導致吸收熱量的不同,引起兩端焊膏不同時熔化時,器件兩端的實力不平衡而引起立碑。


SMT立碑現(xiàn)象機理分析


隨著片式元器件焊端質(zhì)量的提升,熱風再流焊的廣泛使用,以及對再流曲線的優(yōu)化研究,立碑現(xiàn)象逐漸減少,已經(jīng)不是SMT組裝過程中的一個重要問題了。但是,近年隨著電子產(chǎn)業(yè)功能多樣化尺寸,小型化帶來的器件微型化,特別是移動終端類產(chǎn)品中0402封裝器件的大量使用,立碑工藝缺陷又成為電子組裝工藝的一個主要缺陷,對產(chǎn)品的加工質(zhì)量,直通率和返修成本都產(chǎn)生了很大的影響。


從機理上來分析,立碑工藝缺陷產(chǎn)生的本質(zhì)原因是器件兩端的潤濕力不平衡,當一端的濕潤力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力距超過了另一段潤濕力及器件重力聯(lián)合作用產(chǎn)生的力矩時,在轉(zhuǎn)動力的作用下把元件的一端起升起來了,器件的受力過程如圖所示。


圖二為貼片后再流焊前器件手里狀態(tài),圖三為再流焊焊接立碑時器件的受力狀態(tài),貼片后再流焊焊接前器件受元件兩端的黏結(jié)力及中立的作用,焊接過程中立碑發(fā)生時在拉起端的黏結(jié)力T2 器件重力T3 及熔化端的潤濕力T4 和T5 綜合作用下產(chǎn)生翻轉(zhuǎn),此時T4 對焊接端支撐點產(chǎn)生的力矩大于 T2 + T3 + T5 對焊接支撐點產(chǎn)生的力矩之和,即:

M(T4 ) > M(T2 ) + M(T3 ) + M(T5 )


SMT立碑現(xiàn)象的力學分析


所以,元器件越小,重量越輕,就越容易產(chǎn)生立碑現(xiàn)象。圖二圖三的各個參數(shù)意義如下所述。

T1 :元件焊端的黏結(jié)力;

T2 :元件焊端的黏結(jié)力;

T3 :元件的重力;

T4 :元件端部的潤濕力;

T5 :元件焊端底部的潤濕力;

M(T2 ):元件焊端的黏結(jié)力T2 產(chǎn)生的力矩;

M(T3 ):元件的重力T3 產(chǎn)生的力矩;

M(T4 ):元件端部的潤濕力T4 產(chǎn)生的力矩;

M(T5 ):元件焊端底部的潤濕力T5 產(chǎn)生的力矩;



標簽: pcba

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