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为什么立碑叫曼哈顿现象
发布者: 发布时间:2014-9-24 阅读:3778

立碑是由于回流焊过程中CHIP元件两端焊盘上锡膏的表面张力不平衡所致,其表现为元器件部分地或完全地竖起,俗称为墓碑现象(Tomb Stone Effect)或 吊桥现象(Draw-bridging Effect)、曼哈顿现象(Manhattan Effect,指纽约曼哈顿区之大楼林立现象,曼哈顿由于地质原因,特别适合建高楼,整个曼哈顿耸立着超过5500栋高楼,其中35栋超过了200米,是世界上最大的摩天大楼集中区。拥有纽约标志性的帝国大厦、洛克菲勒中心、克莱斯勒大厦、大都会人寿保险大厦等建筑。)

墓碑现象(Tomb Stone Effect) 和  吊桥现象(Draw-bridging Effect)比较直观,容易理解,而曼哈顿现象(Manhattan Effect)这看起来有点晦涩,早期的SMT文献翻译者可能因为曼哈顿现象看起来比较炫,所以用的比较多,以致现在很多人不知所以然了,呵呵!


立 碑

在表面贴装工艺的回流焊接过程中,贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷,如图 4 ,人们形象地称之为 “ 立碑 ” 现象 ( 也有人称之为 “ 曼哈顿 ” tomb stone现象 ) 。


“ 立碑 ” 现象常发生在 CHIP 元件 ( 如贴片电容和贴片电阻 ) 的回流焊接过程中,元件体积越小越容易发生。特别是 1005 或更小钓 0603 贴片元件生产中,很难消除 “ 立碑 ” 现象。

“ 立碑 ” 现象的产生是由于元件两端焊盘上的焊膏在回流熔化时,元件两个焊端的表面张力不平衡,张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转而致。造成张力不平衡的因素也很多,下面将就一些主要因素作简要分析。

1 .预热期

当预热温度设置较低、预热时间设置较短,元件两端焊膏不同时熔化的概率就大大增加,从而导致两端张力不平衡形成 “ 立碑 ” ,因此要正确设置预热期工艺参数。根据我们的经验,预热温度一般 150+ 10℃ ,时间为 60-90 秒左右。

2. 焊盘尺寸

设计片状电阻、电容焊盘时,应严格保持其全面的对称性,即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致,以保证焊膏熔融时,作用于元件上焊点的合力为零,以利于形成理想的焊点。设计是制造过程的第一步,焊盘设计不当可能是元件竖立的主要原因。具体的焊盘设计标准可参阅 IPC-782 《表面贴装设计与焊盘布局标准入事实上,超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊锡湿润过程中滑动,从而导致把元件拉出焊盘的一端。

对于小型片状元件,为元件的一端设计不同的焊盘尺寸,或者将焊盘的一端连接到地线板上,也可能导致元件竖立。不同焊盘尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盘加热和锡膏流动时间。在回流期间,元件简直是飘浮在液体的焊锡上,当焊锡固化时达到其最终位置。焊盘上不同的湿润力可能造成附着力的缺乏和元件的旋转。在一些情况中,延长液化温度以上的时间可以减少元件竖立。

3 .焊膏厚度

当焊膏厚度变小时,立碑现象就会大幅减小。这是由于: (1) 焊膏较薄,焊膏熔化时的表面张力随之减小。 (2) 焊膏变薄,整个焊盘热容量减小,两个焊盘上焊膏同时熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度决定的,表 2 是使用 o . 1mm 与 0 . 2mm 厚模板的立碑现象比较,采用的是 1608 元件。一般在使用 1608 以下元件时,推荐采用 0 . 15mm 以下模板。


4. 贴装偏移

一般情况下,贴装时产生的元件偏移,在回流过程中会由于焊膏熔化时的表面张力拉动元件而自动纠正 , 我们称之为 “ 自适应 ” ,但偏移严重,拉动反而会使元件立起产生 “ 立碑 ” 现象。这是因为: (1) 与元件接触较多的焊锡端得到更多热容量,从而先熔化。 (2) 元件两端与焊膏的粘力不同。所以应调整好元件的贴片精度,避免产生较大的贴片偏差。

5 .元件重量

较轻的元件 “ 立碑 ” 现象的发生率较高,这是因为不均衡的张力可以很容易地拉动元件。所以在选取元件时如有可能,应优先选择尺寸重量较大的元件。

焊接缺陷还有很多,本文列举的只是三种最为常见的缺陷。解决这些焊接缺陷的措施也很多,但往往相互制约。如提高预热温度可有效消除立碑,但却有可能因为加热速度变快而产生大量的焊锡球。因此在解决这些问题时应从多个方面进行考虑,选择一个折衷方案,这一点在实际工作中我们应切记。
 
 

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