Tombstoning: The Death of a PCBA | Indium Corporation Blog

墓碑效應： PCBA之死

Wednesday, November 30, 2011

墓碑效應（也稱作為曼哈頓現效應、吊橋現象或巨石陣效應）是指（用最簡單的最普通的觀念解釋）當被動器件的一端例如電阻或電容起立超出焊錫並與電路斷開時發生的一種效應。但是被動器件不受此效應限制。其他表面底座裝置也可發生墓碑效應（請查看墓碑效應二極體圖片-頂端）墓碑效應是一個“致命的”缺陷是因為它形成了斷路。

墓碑效應再次成為一個中心問題-根本上由於兩個主要的問題：
過渡到無鉛（偏高回流溫度、相關的助焊劑問題）
微型化 (0201s 和 01005s)

墓碑效應幾乎總是不均勻潤濕力在元件終端的作用結果。當一端在另一端前被弄濕時，（現為不平衡）焊錫的潤濕力“拉住”元件，旋轉元件，並使元件豎立。

各種因素能促成墓碑效應。我們(作為一級焊膏供應商)通常遇到的一種叫做 PCB組裝不均勻加熱，這可以導致一種膏體沉積在另一元件（如上述描述）前溶解並變得潮濕。嘗試獲取更高的回流溫度並按要求擁有新主流無鉛合金能加劇更大的熱梯度穿過 PCB （從元件的一端到另一端）。

Reflow Profile

通常在回流溫度曲線上稍作調整就能輕鬆地糾正熱梯度。

回流爐作業員能減慢升降溫速度。偏慢的升降溫速度顧及到的是PCBA的多次統一升溫。
另一技術即為在合金融解溫度( 固線)下採用“浸透”。例如，就SAC305曲線（217°C固線），作業員在溫度205 °C to 210°C範圍內實施“浸透”30到120秒。這需顧及到 PCBA 偏冷部分能“追趕上”偏熱部分。在達到熱平衡後，作業員可以阻止溫度達到適當的峰值溫度（例如：245°C)。這一技術（在右邊顯示的回流溫度曲線描繪出來）顧及到在大致同意時間所有焊膏沉積融解並弄濕元件終端；從而減輕墓碑效應的影響。

不同的助焊劑化學及類型也能影響墓碑效應。能夠很好地弄濕甚至是舊的生銹的元件的焊膏通常是令人滿意的。極好的潤濕焊膏的一個可能的負面影響就是墓碑效應。當膏體“攻勢地”弄濕元件終端，導致一股強有力的潤濕力，即使一個終端或焊盤到另一個上的稍微偏差（溫度，清潔度、助焊劑區域等）都能導致元件發生墓碑效應。

潤濕速度和潤濕力也直接與焊錫融化率有關。顯而易見的是潤濕只有焊錫是液體狀態而不是固體狀態下才發生。由於這個原因，不易溶解（合金在一個溫度下開始溶解但直到某一更高的溫度時才能完全成為液體）的焊錫合金比易溶解的焊錫合金能產生較少的墓碑效應，兩者其他的所有的情況均相同。Sn63 (63Sn 37Pb)是一種易溶解的合金並能在183°C 時能完全從固體轉化為液體。Sn60 (60Sn 40Pb)是一種不易溶解的合金並開始在183°C 時開始融化，但是直到191°C 才完全轉化為液體。至於像Sn60這種“不易溶解”的合金在183°C到191°C 時，固體兩種狀態共存。為此，一些焊膏製造商已經研發出的合金能逐漸融化（特意為不可融化）以對抗墓碑效應。

Wetted Passive Component

焊盤設計和版式設計也能影響墓碑效應。一般情況下焊盤主要位於終端上或在終端上有大面積焊盤區域可促成墓碑效應。左邊的圖片顯示了一個經焊接的被動元件的一個截面。注意焊片是如何延伸至終端的頂端。焊膏沉積在元件上外延會產生很多起適用於元件極端和頂端的潤濕力和影響力。如潤濕力不能均勻地著力於兩個終端將會導致元件發生墓碑效應。

Reduced Solder Volume

和焊膏沉積（焊盤設計）佈置相似，焊錫量也能影響墓碑效應。這個道理非常簡單。越多的焊錫等同於越多的潤濕力，反之則亦然。右邊的圖片中展示了極端地減少了膏量的情況（不推薦減少到這種程度）如果有人可以想像這個元件確實正確地被焊到焊盤上，那麼就可以看到該元件幾乎不可能再經歷墓碑效應。根本上沒有足夠的焊錫會弄濕終端的全部尾端。通過控制焊錫沉積量限制焊錫不具備弄濕元件頂端的能力，這樣的焊錫沉積量能大大減少適用於元件的焊錫的潤濕力和影響力。根據個人完成的工藝的級別，減少膏焊錫量是不太實際的。產品級別需要完全潮濕的終端。

Offset Solder Paste Deposit