氮氣和氣相焊對墓碑效應形成的影響-福英達錫膏
氮氣和氣相焊對墓碑效應形成的影響
在電子產(chan) 品的表麵組裝過程中，尤其是在大批量回流焊接工藝中，無源片式元器件的墓碑效應給PCBA組裝焊接增加了許多麻煩。隨著SMC/CMD的微小型化，回流焊接時這些片式元器件會(hui) 出現“直立”，此現象又稱為(wei) “曼哈頓”效應。這種現象主要發生在小型片式元器件上，它們(men) 被焊接在相對兩(liang) 極的表貼焊盤上，在焊接過程中元器件垂直地立起來，如圖所示。有時是部分直立，有時元器件完全直立在一個(ge) 焊盤上，就像在墓地的墓碑似的。
圖1.墓碑現象
在早期SMT製造過程中，通常“墓碑”與(yu) 氣相回流焊接（冷凝焊）聯係在一起，原因之一是與(yu) 快速升溫加熱有關(guan) 。隨著氣相回流工藝的發展，特別是強製對流工藝和先進的控溫係統的應用，SMC/SMD焊接的“墓碑”現象曾一度得到極大的抑製。隨著片式元器件的微型化和輕量化，高溫無鉛焊料的應用，“墓碑”缺陷的影響反而變得更加顯著。在氣相回流和氮氣回流係統中，甚至在使用新批次的元器件和PCB時，墓碑效應都容易出現。
造成“墓碑”效應的原因之一是無源元器件兩(liang) 端焊料的初始潤濕力不同，這種不同來自於(yu) 兩(liang) 個(ge) 焊端表麵的潤濕力和焊料的表麵張力的差異。如果一個(ge) 焊端比另一個(ge) 焊端更快地進行回流和潤濕，那麽(me) 作用在該焊端上形成焊點的力可能使元器件的另一個(ge) 焊端抬起來，從(cong) 而形成墓碑現象。
潤濕機理包括三個(ge) 重要參數:初始潤濕時間、潤濕力和完全潤濕時間。完全潤濕發生時，在焊點和元器件上的作用力最大，因此完全潤濕時間的差異直接關(guan) 係到墓碑缺陷的產(chan) 生。
氮氣和氣相焊接對墓碑效應的影響是顯著的。在回流焊接的過程中，氮氣阻止了表麵再氧化，加快了初始潤濕的發生；氣相焊接的溫度上升速度應受控，與(yu) 氮氣環境一樣，氣相焊接的氣相也防止了表麵的再氧化。在這兩(liang) 種工藝條件下，待焊組件在進入回流區時，金屬化表麵的氧化大大減少，使潤濕速度更快。如果此時回流焊接的溫度上升速度過快，或者氣流方向、速度、溫度不均勻，那麽(me) 貼片元件就更容易被拉起，形成墓碑效應。
較快的初始潤濕沒有提供足夠的時間以減少ΔTS，而初始潤濕時間的額外推遲以減少ΔTS恰恰是要減少墓碑缺陷發生所必需的。因此，我們(men) 在看到氮氣和氣相焊接的明顯好處的同時，也要采取額外的預防措施來減少墓碑效應的產(chan) 生。
1.調整回流溫度曲線，增加預熱溫度和預熱時間，以縮小元器件兩(liang) 端的溫差；
2.采用氮氣保護回流焊接時，要控製氮氣環境下的殘氧量，優(you) 選500ppm；
3.在保證焊點強度的前提下，焊盤尺寸應盡可能小，因為(wei) 焊盤尺寸減小後，錫膏的塗布量相應減少，錫膏熔化時的表麵張力也跟著減少。整個(ge) 焊盤的熱容量減少，兩(liang) 個(ge) 焊盤上錫膏同時熔化的概率大大增加。
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