SMT贴片立碑原因及常见解决方法

“立碑”现象常发生在CHIP元件(如贴片电容和贴片电阻)的回流焊接过程中，元件体积越小越容易发生。特别是1005或更小钓0603贴片元件生产中，很难消除“立碑”现象。在表面贴装工艺的回流焊接过程中，贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷，在表面贴装工艺的回流焊接工序中，贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷，人们形象的称之为"竖碑"现象（即曼哈顿现象）。

其产生原因是，元件两端焊盘上的锡膏在回流融化时，对元件两个焊接端的表面张力不平衡。具体分析有以下7种主要原因：

1.加热不均匀，回流炉内温度分布不均匀， 板面温度分布不均匀

2.元件的问题，焊接端的外形和尺寸差异大，焊接端的可焊性差异大，元件的重量太轻

3.基板的材料和厚度，基板材料的导热性差，基板的厚度均匀性差

4.焊盘的形状和可焊性，焊盘的热容量差异较大，焊盘的可焊性差异较大

5.锡膏，锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差，两个焊盘上的锡膏厚度差异较大，锡膏太厚，印刷精度差，错位严重

6.预热温度，预热温度太低

7.贴装精度差，元件偏移严重。

“立碑”现象的产生是由于元件两端焊盘上的焊膏在回流熔化时，元件两个焊端的表面张力不平衡，张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转而致。造成张力不平衡的因素也很多，下面将就一些主要因素作简要分析。

1．预热期

表1是红外线加热和气相加热回流焊中竖碑现象的试验统计结果，在试验中采用了1608和2125贴片电容，试验是红外与热风回流焊和无预热的气相加热回流焊，从表中可以很明显看出竖碑现象的发生率，后者远大于前者，这是因为气相加热没有预热区，使升温速度很快，结果元件两端锡膏不同时熔化的概率大大增加。当预热温度设置较低、预热时间设置较短，元件两端焊膏不同时熔化的概率就大大增加，从而导致两端张力不平衡形成“立碑”，因此要正确设置预热期工艺参数。根据我们的经验，预热温度一般150+10℃，时间为60-90秒左右。

2.焊盘尺寸

对于小型片状元件，为元件的一端设计不同的焊盘尺寸，或者将焊盘的一端连接到地线板上，也可能导致元件竖立。不同焊盘尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盘加热和锡膏流动时间。在回流期间，元件简直是飘浮在液体的焊锡上，当焊锡固化时达到其最终位置。焊盘上不同的湿润力可能造成附着力的缺乏和元件的旋转。在一些情况中，延长液化温度以上的时间可以减少元件竖立。设计片状电阻、电容焊盘时，应严格保持其全面的对称性，即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致，以保证焊膏熔融时，作用于元件上焊点的合力为零，以利于形成理想的焊点。设计是制造过程的第一步，焊盘设计不当可能是元件竖立的主要原因。具体的焊盘设计标准可参阅IPC-782《表面贴装设计与焊盘布局标准 》事实上，超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊锡湿润过程中滑动，从而导致把元件拉出焊盘的一端。

3.贴装偏移

一般情况下，贴装时产生的元件偏移，在回流过程中会由于焊膏熔化时的表面张力拉动元件而自动纠正,我们称之为“自适应”，但偏移严重，拉动反而会使元件立起产生“立碑”现象。这是因为：(1)与元件接触较多的焊锡端得到更多热容量，从而先熔化。(2)元件两端与焊膏的粘力不同。所以应调整好元件的贴片精度，避免产生较大的贴片偏差。

4．焊膏厚度

当焊膏厚度变小时，立碑现象就会大幅减小。这是由于：(1)焊膏较薄，焊膏熔化时的表面张力随之减小。(2)焊膏变薄，整个焊盘热容量减小，两个焊盘上焊膏同时熔化的概率大大增加.

5．元件重量

因为锡膏融化所产生的张力一般来说在1g到3g左右，所以较轻的元件“立碑”现象的发生率较高，产生的概率也较高；这是因为不均衡的张力可以很容易地拉动元件。所以在选取元件时如有可能，应优先选择尺寸重量较大的元件。

焊接缺陷还有很多，解决这些焊接缺陷的措施也很多，但往往相互制约。如提高预热温度可有效消除立碑，但却有可能因为加热速度变快而产生大量的焊锡球。因此在解决这些问题时应从多个方面进行考虑，选择一个折衷方法。