在昆山表面貼裝工藝（昆山smt貼裝）的回流焊接工序中，貼片元件會(huì)產(chǎn)生因翹立而脫焊的缺陷，人們形象的稱之為"豎碑"現(xiàn)象(即曼哈頓現(xiàn)象)。

　　."豎碑"現(xiàn)象發(fā)生在CHIP元件(如貼片電容和貼片電阻)的回流焊接過(guò)程中，元件體積越小越容易發(fā)生。其產(chǎn)生原因是，元件兩端焊盤(pán)上的錫膏在回流融化時(shí)，對(duì)元件兩個(gè)焊接端的表面張力不平衡。具體分析有以下7種主要原因：

　　1) 加熱不均勻 回流爐內(nèi)溫度分布不均勻 板面溫度分布不均勻

　　2) 元件的問(wèn)題 焊接端的外形和尺寸差異大 焊接端的可焊性差異大 元件的重量太輕

　　3) 基板的材料和厚度 基板材料的導(dǎo)熱性差 基板的厚度均勻性差

　　4) 焊盤(pán)的形狀和可焊性 焊盤(pán)的熱容量差異較大 焊盤(pán)的可焊性差異較大

　　5) 錫膏 錫膏中助焊劑的均勻性差或活性差 兩個(gè)焊盤(pán)上的錫膏厚度差異較大 錫膏太厚

　　印刷精度差，錯(cuò)位嚴(yán)重

　　6) 預(yù)熱溫度 預(yù)熱溫度太低

　　7) 貼裝精度差，元件偏移嚴(yán)重。

　　"豎碑"現(xiàn)象是以上各種因素混合作用的結(jié)果，下面對(duì)以上這些主要因素做簡(jiǎn)單分析。

　　表1

　　焊接方法發(fā)生率

　　GRM39(1.6×0.8×0.8mm)GRM40(2.0×1.25×1.25mm)

　　氣相加熱6.6%2.0%

　　紅外熱風(fēng)回流焊0.1%0

　　焊接方法 發(fā)生率

　　GRM39(1.6×0.8×0.8mm) GRM40(2.0×1.25×1.25mm)

　　氣相加熱 6.6% 2.0%

　　紅外熱風(fēng)回流焊 0.1% 0

　　預(yù)熱期： 表1是紅外線加熱和氣相加熱回流焊中豎碑現(xiàn)象的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在試驗(yàn)中采用了1608和2125貼片電容，試驗(yàn)是紅外與熱風(fēng)回流焊和無(wú)預(yù)熱的氣相加熱回流焊，從表中可以很明顯看出豎碑現(xiàn)象的發(fā)生率，后者遠(yuǎn)大于前者，這是因?yàn)闅庀嗉訜釠](méi)有預(yù)熱區(qū)，使升溫速度很快，結(jié)果元件兩端錫膏不同時(shí)熔化的概率大大增加。

　　預(yù)熱溫度和時(shí)間相當(dāng)重要，我們分別對(duì)預(yù)熱時(shí)間1-3分鐘，預(yù)熱溫度130-160度條件下的回流焊接作了試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果可以很明顯的看出，預(yù)熱溫度越高、預(yù)熱時(shí)間越長(zhǎng)，"豎碑"現(xiàn)象的發(fā)生率就越低。

　　我們進(jìn)行試驗(yàn)的預(yù)熱高溫度是170度，比正常生產(chǎn)時(shí)的預(yù)熱溫度要稍高一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)預(yù)熱溫度從140度上升到170度時(shí)，"豎碑"現(xiàn)象的發(fā)生率大大降低。這是因?yàn)轭A(yù)熱溫度越高，進(jìn)回流焊后，元件兩端的溫關(guān)越小，兩端焊錫膏熔化時(shí)間越接近。但是錫膏在較高的預(yù)熱溫度下越久，其助焊劑的劣化就越嚴(yán)重，助焊越差，越容易產(chǎn)生焊接缺陷。

　　焊盤(pán)尺寸 焊盤(pán)尺寸與豎碑現(xiàn)象發(fā)生率關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果，很明顯，當(dāng)B和C減小時(shí)，豎碑現(xiàn)象的發(fā)生率降低，但是當(dāng)C小于0.7mm時(shí)，隨著C的減小，元件移位的缺陷的發(fā)生率明顯上升。見(jiàn)示意圖

　　試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)焊盤(pán)間距從2.8mm減小至2.0mm，"豎碑"現(xiàn)象的發(fā)生率降低了9成，僅為原來(lái)的十分之一。這是因?yàn)楹副P(pán)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小。所以在設(shè)計(jì)中，在保證焊接點(diǎn)強(qiáng)度的前提下，焊盤(pán)尺寸應(yīng)盡可能小。 錫膏厚度 印刷模板的厚度為20UM時(shí)豎碑現(xiàn)象的發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模板厚度為100UM時(shí)情況。這是因?yàn)?span lang="EN-US">1、減小鋼模厚度，就是減小了錫膏的量，錫膏熔化時(shí)的表面張力隨之減小。2、減小鋼模厚度，使錫膏較薄，整個(gè)焊盤(pán)的熱容量減小，兩個(gè)焊盤(pán)上錫膏同時(shí)熔化的概率大大增加。

　　貼裝精度 一般情況下，貼裝時(shí)產(chǎn)生的元件偏移，在回流過(guò)程中，由于錫膏熔化時(shí)的表面張力，拉動(dòng)元件而自動(dòng)糾正，我們稱之為"自適應(yīng)"。但偏移嚴(yán)重時(shí)，拉動(dòng)反而會(huì)使元件立起，產(chǎn)生豎碑現(xiàn)象。這是因?yàn)椋?span lang="EN-US">1、從元件焊接端向錫膏傳遞的熱量不平均，焊膏少的那端加熱時(shí)先熔化。2、元件兩端與錫膏的粘力不平。

　　基板材料 試驗(yàn)采用了3種不同材料的基板，發(fā)現(xiàn)豎碑現(xiàn)象在紙基環(huán)氧板中發(fā)生率高，其次是玻璃環(huán)氧板，礬土陶瓷板低，這是因?yàn)椴煌牧系膶?dǎo)熱系數(shù)和熱容量不同。

　　錫膏 由于錫膏中助焊劑成分、活性和金屬含量不同，"豎碑"現(xiàn)象的發(fā)生也不盡相同。

　　元件重量 重量越小的元件，發(fā)生缺陷率越高。

　　當(dāng)然，還有其它很多影響因素，比如嚴(yán)重偏移、焊盤(pán)有過(guò)孔、焊盤(pán)設(shè)計(jì)不一致，錫焊涂布不均勻等等。

　　隨著貼裝精密度的不斷提高，體積更小的0603和0402、0201等元件越來(lái)越多的被使用，只不過(guò)由于貼裝偏移造成的豎碑現(xiàn)象占整個(gè)缺陷發(fā)生率的比例大大提高，變成關(guān)鍵因素。

　　如何避免豎碑現(xiàn)象的發(fā)生

　　1、 焊盤(pán)、元件表面無(wú)氧化。

　　2、 焊盤(pán)設(shè)計(jì)一致，焊盤(pán)上面無(wú)過(guò)孔。

　　3、 貼片時(shí)盡量保證貼裝精度在90%以上。

　　4、 再流焊爐在焊接時(shí)一定要先試驗(yàn)，找到合適的溫度曲線工藝后再大批量焊接。

 

來(lái)源：在SMT生產(chǎn)過(guò)程中"豎碑"現(xiàn)象的成因與對(duì)策