在電子產(chǎn)品的表面組裝過(guò)程中，尤其是在大批量回流焊接工藝中，無(wú)源片式元器件的墓碑效應(yīng)給PCBA組裝焊接增加了許多麻煩。隨著SMC/CMD的微小型化，回流焊接時(shí)這些片式元器件會(huì)出現(xiàn)“直立”，此現(xiàn)象又稱為“曼哈頓”效應(yīng)。

這種現(xiàn)象主要發(fā)生在小型片式元器件上，它們被焊接在相對(duì)兩極的表貼焊盤上，在焊接過(guò)程中元器件垂直地立起來(lái)，如圖所示。有時(shí)是部分直立，有時(shí)元器件完全直立在一個(gè)焊盤上，就像在墓地的墓碑似的。

在早期SMT制造過(guò)程中，通常“墓碑”與氣相回流焊接（冷凝焊）聯(lián)系在一起，原因之一是與快速升溫加熱有關(guān)。隨著氣相回流工藝的發(fā)展，特別是強(qiáng)制對(duì)流工藝和先進(jìn)的控溫系統(tǒng)的應(yīng)用，SMC/SMD焊接的“墓碑”現(xiàn)象曾一度得到極大的抑制。

隨著片式元器件的微型化和輕量化，高溫?zé)o鉛焊料的應(yīng)用，“墓碑”缺陷的影響反而變得更加顯著。在氣相回流和氮?dú)饣亓飨到y(tǒng)中，甚至在使用新批次的元器件和PCB時(shí)，墓碑效應(yīng)都容易出現(xiàn)。

初始潤(rùn)濕差異導(dǎo)致的墓碑效應(yīng)
造成“墓碑”效應(yīng)的原因之一是無(wú)源元器件兩端焊料的初始潤(rùn)濕力不同，這種不同來(lái)自于兩個(gè)焊端表面的潤(rùn)濕力和焊料的表面張力的差異。如果一個(gè)焊端比另一個(gè)焊端更快地進(jìn)行回流和潤(rùn)濕，那么作用在該焊端上形成焊點(diǎn)的力可能使元器件的另一個(gè)焊端抬起來(lái)，從而形成墓碑現(xiàn)象。

潤(rùn)濕機(jī)理包括三個(gè)重要參數(shù):初始潤(rùn)濕時(shí)間、潤(rùn)濕力和完全潤(rùn)濕時(shí)間。完全潤(rùn)濕發(fā)生時(shí)，在焊點(diǎn)和元器件上的作用力最大，因此完全潤(rùn)濕時(shí)間的差異直接關(guān)系到墓碑缺陷的產(chǎn)生。

氮?dú)夂蜌庀嗪附拥挠绊?br /> 氮?dú)夂蜌庀嗪附訉?duì)墓碑效應(yīng)的影響是顯著的。在回流焊接的過(guò)程中，氮?dú)庾柚沽吮砻嬖傺趸?，加快了初始?rùn)濕的發(fā)生；氣相焊接的溫度上升速度應(yīng)受控，與氮?dú)猸h(huán)境一樣，氣相焊接的氣相也防止了表面的再氧化。在這兩種工藝條件下，待焊組件在進(jìn)入回流區(qū)時(shí)，金屬化表面的氧化大大減少，使?jié)櫇袼俣雀?。如果此時(shí)回流焊接的溫度上升速度過(guò)快，或者氣流方向、速度、溫度不均勻，那么貼片元件就更容易被拉起，形成墓碑效應(yīng)。

較快的初始潤(rùn)濕沒(méi)有提供足夠的時(shí)間以減少ΔTS，而初始潤(rùn)濕時(shí)間的額外推遲以減少ΔTS恰恰是要減少墓碑缺陷發(fā)生所必需的。因此，我們?cè)诳吹降獨(dú)夂蜌庀嗪附拥拿黠@好處的同時(shí)，也要采取額外的預(yù)防措施來(lái)減少墓碑效應(yīng)的產(chǎn)生。

規(guī)避“墓碑”效應(yīng)的措施
1.調(diào)整回流溫度曲線，增加預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間，以縮小元器件兩端的溫差；
2.采用氮?dú)獗Ｗo(hù)回流焊接時(shí)，要控制氮?dú)猸h(huán)境下的殘氧量，優(yōu)選500ppm；
3.在保證焊點(diǎn)強(qiáng)度的前提下，焊盤尺寸應(yīng)盡可能小，因?yàn)楹副P尺寸減小后，錫膏的涂布量相應(yīng)減少，錫膏熔化時(shí)的表面張力也跟著減少。整個(gè)焊盤的熱容量減少，兩個(gè)焊盤上錫膏同時(shí)熔化的概率大大增加。

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審核編輯 黃宇