墓碑效应： PCBA之死

2011年11月30日，星期三， Eric Bastow，[浏览个人简历]

共享资源2

墓碑效应（也称作为曼哈顿现效应、吊桥现象或巨石阵效应）是指（用最简单的最普通的观念解释）当被动器件的一端例如电阻或电容起立超出焊锡并与电路断开时发生的一种效应。但是被动器件不受此效应限制。其他表面底座装置也可发生墓碑效应（请查看墓碑效应二极管图片-顶端）墓碑效应是一个“致命的”缺陷是因为它形成了断路。

墓碑效应再次成为一个中心问题-根本上由于两个主要的问题：

• 过渡到无铅（偏高回流温度、相关的助焊剂问题）
• 微型化 (0201s 和 01005s)

墓碑效应几乎总是不均匀润湿力在元件终端的作用结果。当一端在另一端前被弄湿时，（现为不平衡）焊锡的润湿力“拉住”元件，旋转元件，并使元件竖立。

各种因素能促成墓碑效应。我们(作为一级焊膏供应商)通常遇到的一种叫做 PCB组装不均匀加热，这可以导致一种膏体沉积在另一元件（如上述描述）前溶解并变得潮湿。尝试获取更高的回流温度并按要求拥有新主流无铅合金能加剧更大的热梯度穿过 PCB （从元件的一端到另一端）。

通常在回流温度曲线上稍作调整就能轻松地纠正热梯度。

• 回流炉作业员能减慢升降温速度。偏慢的升降温速度顾及到的是PCBA的多次统一升温。
• 另一技术即为在合金融解温度( 固线)下采用“浸透”。例如，就SAC305曲线（217°C固线），作业员在温度205 °C to 210°C范围内实施“浸透”30到120秒。这需顾及到 PCBA 偏冷部分能“追赶上”偏热部分。在达到热平衡后，作业员可以阻止温度达到适当的峰值温度（例如：245°C)。这一技术（在右边显示的回流温度曲线描绘出来）顾及到在大致同意时间所有焊膏沉积融解并弄湿元件终端；从而减轻墓碑效应的影响。

不同的助焊剂化学及类型也能影响墓碑效应。能够很好地弄湿甚至是旧的生锈的元件的焊膏通常是令人满意的。极好的润湿焊膏的一个可能的负面影响就是墓碑效应。当膏体“攻势地”弄湿元件终端，导致一股强有力的润湿力，即使一个终端或焊盘到另一个上的稍微偏差（温度，清洁度、助焊剂区域等） 都能导致元件发生墓碑效应。

润湿速度和润湿力也直接与焊锡融化率有关。显而易见的是润湿只有焊锡是液体状态而不是固体状态下才发生。由于这个原因，不易溶解（合金在一个温度下开始溶解但直到某一更高的温度时才能完全成为液体）的焊锡合金比易溶解的焊锡合金能产生较少的墓碑效应，两者其他的所有的情况均相同。Sn63 (63Sn 37Pb)是一种易溶解的合金并能在183°C 时能完全从固体转化为液体。Sn60 (60Sn 40Pb)是一种不易溶解的合金并开始在183°C 时开始融化，但是直到191°C 才完全转化为液体。至于像Sn60这种“不易溶解”的合金在183°C到191°C 时，固体两种状态共存。为此，一些焊膏制造商已经研发出的合金能逐渐融化（特意为不可融化）以对抗墓碑效应。

焊盘设计和版式设计也能影响墓碑效应。一般情况下焊盘主要位于终端上或在终端上有大面积焊盘区域可促成墓碑效应。左边的图片显示了一个经焊接的被动元件的一个截面。注意焊片是如何延伸至终端的顶端。焊膏沉积在元件上外延会产生很多起适用于元件极端和顶端的润湿力和影响力。如润湿力不能均匀地着力于两个终端将会导致元件发生墓碑效应。









和焊膏沉积（焊盘设计）布置相似，焊锡量也能影响墓碑效应。这个道理非常简单。越多的焊锡等同于越多的润湿力，反之则亦然。 右边的图片中展示了极端地减少了膏量的情况（不推荐减少到这种程度）如果有人可以想象这个元件确实正确地被焊到焊盘上，那么就可以看到该元件几乎不可能再经历墓碑效应。根本上没有足够的焊锡会弄湿终端的全部尾端。通过控制焊锡沉积量限制焊锡不具备弄湿元件顶端的能力，这样的焊锡沉积量能大大减少适用于元件的焊锡的润湿力和影响力。根据个人完成的工艺的级别，减少膏焊锡量是不太实际的。产品级别需要完全潮湿的终端。




将焊膏沉积和元件端正地置于焊盘上是至关重要的。任何支管都可以影响焊锡弄湿终端并能导致墓碑效应。


微型化可被视为偏小偏轻被动元件例如0201s和01005s的特征；当顾虑墓碑效应时，微型化创造出斗争的局面。考虑到场地的总体规模偏小，控制焊膏存放地点（请看右边的图片）、元件的放置及焊膏量是有难度的。此外，偏小的元件也固然偏轻，因此更加容易将其持续上拉。


在SMT装配中，控制墓碑效应是一个关键问题。但当一个人熟悉导致墓碑效应的原因后，就能控制墓碑效应


请联系我讨论墓碑效应

Eric Bastow: 高级技术支持工程师
电话: +1.315.853.4900
邮件: ebastow@indium.com

Translation powered by Avalon Professional Translation