随着以片状多层陶瓷电容器为首的电子元器件的快速小型化发展,尺寸也进行了如下变化:
size (EIA) 3216(1206)→2012(0805)→1608(0603)→1005(0402)→0603(0201)→0402(01005) ,对于封装的难度也在不断增加。

 

图1 封装过程中的问题

 

如图1所示,封装工艺中产生的问题主要有元器件位置偏移、翘立,竖立等形式。这种整个元件呈斜立或直立,如石碑状,人们形象地称之为"立碑"现象 ( 也有人称之为"曼哈顿"现象 )

 

1.立碑现象的成因

 

如图2所示,立碑现象的产生是由于在焊锡时,作用于元件左右电极的张力不平衡,一侧翘立并旋转而造成的。

 

图2 立碑现象的成因

 

造成张力不平衡的因素有很多,例如:左右的焊盘尺寸、焊锡厚度 、温度、贴装偏移等。如何有效制约上述不平衡因素,是实现完美封装的关键所在。

 

2.立碑现象防止对策要点

封装方法不当可能会导致问题发生,在基板设计、封装工艺("印刷""贴装""焊接(例:回流焊锡)")过程中需要注意。

 

基板设计

 

如图3所示,若片状元件的左右焊盘(印刷电路板上铜箔类零件贴装的地方)的尺寸(面积/形状)不一致,焊接时,将会导致元件左右电极产生的表面张力不平衡,产生立碑现象。

按照各元件所推荐的形状、尺寸标准,进行左右对称的设计,这一点非常重要。

 

图3 左右不对称的焊盘

 

印刷

 

如图4所示,印刷电路板上的焊膏印刷工艺中,若左右的焊锡量不一致,焊接时,将会导致元件两个焊端产生的表面张力不平衡,产生立碑现象。

 

图4 焊膏印刷

此外,焊锡较厚时,作用于电极的张力就会变大,此时,尽量减少焊锡量,并使左右焊膏量一致,可以有效的防止立碑现象。

 

贴装

 

一般情况下,使用封装机(Mounter)在印刷电路板上贴装元件时,对于元器件位置有一定偏离的情况,在回流焊过程中,由于熔融焊料表面张力的作用,能够自动校正偏差。
但偏移严重,拉动反而会使元件竖起,产生立碑现象。随着电子元器件不断朝着小型化方向发展,调整好元件的贴片精度是非常重要的。

 

回流焊锡

 

加热导致焊锡融化,回流炉温度急剧上升的情况下,由于电路板上封装元件的大小、密度不同,炉内温度不稳定使元件两端存在温差。电极间的焊膏融化程度的不同,产生了电极的张力差,发生立碑现象。

 

图5 回流温度曲线

如图5所示,通过设置合理的预热段,使炉内热容量稳定,可以缓和炉内温度偏差。建议按照推荐的回流温度曲线进行设置。

 

来源:村田官网

作者 gan, lanjie