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| 為什么立碑叫曼哈頓現(xiàn)象 |
| 發(fā)布者： 發(fā)布時(shí)間：2014/9/24 閱讀：6103次 |
立碑是由于回流焊過(guò)程中CHIP元件兩端焊盤(pán)上錫膏的表面張力不平衡所致，其表現(xiàn)為元器件部分地或完全地豎起，俗稱(chēng)為墓碑現(xiàn)象（Tomb Stone Effect）或 吊橋現(xiàn)象（Draw-bridging Effect）、曼哈頓現(xiàn)象（Manhattan Effect，指紐約曼哈頓區(qū)之大樓林立現(xiàn)象，曼哈頓由于地質(zhì)原因，特別適合建高樓，整個(gè)曼哈頓聳立著超過(guò)5500棟高樓，其中35棟超過(guò)了200米，是世界上最大的摩天大樓集中區(qū)。擁有紐約標(biāo)志性的帝國(guó)大廈、洛克菲勒中心、克萊斯勒大廈、大都會(huì)人壽保險(xiǎn)大廈等建筑。）
墓碑現(xiàn)象（Tomb Stone Effect） 和 吊橋現(xiàn)象（Draw-bridging Effect）比較直觀，容易理解，而曼哈頓現(xiàn)象（Manhattan Effect）這看起來(lái)有點(diǎn)晦澀，早期的SMT文獻(xiàn)翻譯者可能因?yàn)槁D現(xiàn)象看起來(lái)比較炫，所以用的比較多，以致現(xiàn)在很多人不知所以然了，呵呵！
立 碑
在表面貼裝工藝的回流焊接過(guò)程中，貼片元件會(huì)產(chǎn)生因翹立而脫焊的缺陷，如圖 4 ，人們形象地稱(chēng)之為 “ 立碑 ” 現(xiàn)象 ( 也有人稱(chēng)之為 “ 曼哈頓 ” tomb stone現(xiàn)象 ) 。
“ 立碑 ” 現(xiàn)象常發(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。特別是 1005 或更小釣 0603 貼片元件生產(chǎn)中，很難消除 “ 立碑 ” 現(xiàn)象。
“ 立碑 ” 現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于元件兩端焊盤(pán)上的焊膏在回流熔化時(shí)，元件兩個(gè)焊端的表面張力不平衡，張力較大的一端拉著元件沿其底部旋轉(zhuǎn)而致。造成張力不平衡的因素也很多，下面將就一些主要因素作簡(jiǎn)要分析。
1 ．預(yù)熱期
當(dāng)預(yù)熱溫度設(shè)置較低、預(yù)熱時(shí)間設(shè)置較短，元件兩端焊膏不同時(shí)熔化的概率就大大增加，從而導(dǎo)致兩端張力不平衡形成 “ 立碑 ” ，因此要正確設(shè)置預(yù)熱期工藝參數(shù)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)熱溫度一般 150+ 10℃ ，時(shí)間為 60-90 秒左右。
2. 焊盤(pán)尺寸
設(shè)計(jì)片狀電阻、電容焊盤(pán)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對(duì)稱(chēng)性，即焊盤(pán)圖形的形狀與尺寸應(yīng)完全一致，以保證焊膏熔融時(shí)，作用于元件上焊點(diǎn)的合力為零，以利于形成理想的焊點(diǎn)。設(shè)計(jì)是制造過(guò)程的第一步，焊盤(pán)設(shè)計(jì)不當(dāng)可能是元件豎立的主要原因。具體的焊盤(pán)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可參閱 IPC-782 《表面貼裝設(shè)計(jì)與焊盤(pán)布局標(biāo)準(zhǔn)入事實(shí)上，超過(guò)元件太多的焊盤(pán)可能允許元件在焊錫濕潤(rùn)過(guò)程中滑動(dòng)，從而導(dǎo)致把元件拉出焊盤(pán)的一端。
對(duì)于小型片狀元件，為元件的一端設(shè)計(jì)不同的焊盤(pán)尺寸，或者將焊盤(pán)的一端連接到地線板上，也可能導(dǎo)致元件豎立。不同焊盤(pán)尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盤(pán)加熱和錫膏流動(dòng)時(shí)間。在回流期間，元件簡(jiǎn)直是飄浮在液體的焊錫上，當(dāng)焊錫固化時(shí)達(dá)到其最終位置。焊盤(pán)上不同的濕潤(rùn)力可能造成附著力的缺乏和元件的旋轉(zhuǎn)。在一些情況中，延長(zhǎng)液化溫度以上的時(shí)間可以減少元件豎立。
3 ．焊膏厚度
當(dāng)焊膏厚度變小時(shí)，立碑現(xiàn)象就會(huì)大幅減小。這是由于： (1) 焊膏較薄，焊膏熔化時(shí)的表面張力隨之減小。 (2) 焊膏變薄，整個(gè)焊盤(pán)熱容量減小，兩個(gè)焊盤(pán)上焊膏同時(shí)熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度決定的，表 2 是使用 o ． 1mm 與 0 ． 2mm 厚模板的立碑現(xiàn)象比較，采用的是 1608 元件。一般在使用 1608 以下元件時(shí)，推薦采用 0 ． 15mm 以下模板。
4. 貼裝偏移
一般情況下，貼裝時(shí)產(chǎn)生的元件偏移，在回流過(guò)程中會(huì)由于焊膏熔化時(shí)的表面張力拉動(dòng)元件而自動(dòng)糾正 , 我們稱(chēng)之為 “ 自適應(yīng) ” ，但偏移嚴(yán)重，拉動(dòng)反而會(huì)使元件立起產(chǎn)生 “ 立碑 ” 現(xiàn)象。這是因?yàn)椋?(1) 與元件接觸較多的焊錫端得到更多熱容量，從而先熔化。 (2) 元件兩端與焊膏的粘力不同。所以應(yīng)調(diào)整好元件的貼片精度，避免產(chǎn)生較大的貼片偏差。
5 ．元件重量
較輕的元件 “ 立碑 ” 現(xiàn)象的發(fā)生率較高，這是因?yàn)椴痪獾膹埩梢院苋菀椎乩瓌?dòng)元件。所以在選取元件時(shí)如有可能，應(yīng)優(yōu)先選擇尺寸重量較大的元件。
焊接缺陷還有很多，本文列舉的只是三種最為常見(jiàn)的缺陷。解決這些焊接缺陷的措施也很多，但往往相互制約。如提高預(yù)熱溫度可有效消除立碑，但卻有可能因?yàn)榧訜崴俣茸兛於a(chǎn)生大量的焊錫球。因此在解決這些問(wèn)題時(shí)應(yīng)從多個(gè)方面進(jìn)行考慮，選擇一個(gè)折衷方案，這一點(diǎn)在實(shí)際工作中我們應(yīng)切記。
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