怎樣避免SMT造成的立碑失效

PCB上的立碑（tombstone）也叫曼哈頓吊橋或吊橋效應(yīng)等，是一種片式（無源）元器件組裝缺陷狀況，其成因是零件兩端的錫膏融化時(shí)間不一致，而導(dǎo)致片式元件兩端受力不均，這種片式元件自身質(zhì)量比較輕，在應(yīng)力的作用下就會造成一邊翹起，形象的稱之為立碑。

在回流前或錫膏熔化前，由于錫膏中凝膠成分的作用，元件兩端受到錫膏的粘附力（f）以及本身所受重力（G）的作用而固定在PCB焊盤上，當(dāng)PCB在軌道上啟停時(shí)，元件都不會發(fā)生移動。

在回流階段，當(dāng)錫膏熔化后，錫膏的粘附力（f）消失。在開始潤濕前，由于液體表面張力作用，元件其實(shí)是懸浮于液態(tài)焊料表面上，受到向上的浮力F＇作用。

如果元件兩個(gè)焊盤的焊料沒有同時(shí)潤濕兩個(gè)焊接端子即兩端潤濕的速率差距較大，或者說兩端潤濕力差距較大，就會產(chǎn)生立碑或偏移現(xiàn)象。

其實(shí)立碑發(fā)生的位置大多是片式電容或電感，而電阻卻很少發(fā)生。這其實(shí)從元件的形狀結(jié)構(gòu)上就可以看出來，片式電容或電感端面通常都是正方形，高度值較大，而電阻基本是高度較小的矩形形狀，這在潤濕過程中，潤濕力臂L1，正方形的電容或電感肯定大于相同尺寸的電阻。假設(shè)潤濕力相同，力臂大而力矩也大，作用效果也就越明顯了。所以電阻發(fā)生立碑的機(jī)率會相對小些。

怎樣避免SMT造成的立碑失效？

其實(shí)就是要避免元件在焊接過程中元件兩端的受力不均衡。

如果元件兩個(gè)焊接端子鍍層可焊性不良，兩個(gè)端子間可焊性有差異，潤濕能力不一樣，就會產(chǎn)生兩個(gè)不同的潤濕力矩，就可能發(fā)生潤濕不良、偏移或立碑問題。

回流焊爐溫不均勻，造成芯片兩端的溫度不一致，溫差造成錫膏熔化程度不一致，元件兩端的應(yīng)力差造成立碑不良。

兩個(gè)焊盤沉積錫膏體積差異大，兩處錫膏熔化所需要的熱量不同而導(dǎo)致錫膏熔化速率差異而產(chǎn)生差異的潤濕，就可能發(fā)生偏移、立碑的問題。

錫膏印刷偏位，如果錫膏印刷偏移而沒有完全沉積在焊盤上，這可能導(dǎo)致元件端子不能與錫膏有效接觸，可能根本就不接觸錫膏或少量接觸，這都極有可能產(chǎn)生立碑或偏移問題。

貼裝精度不足也可能導(dǎo)致立碑，這也可以理解，這其實(shí)與錫膏印刷偏位機(jī)理一樣，錫膏不能與元件的兩個(gè)端子充分接觸而導(dǎo)致兩端的潤濕差異，立碑或偏移就可能發(fā)生。

回流焊溫度曲線過于陡峭，溫度突然爬升，容易造成元件兩端焊盤的溫度不均勻，小于2°C每秒的升溫斜率可以防止立碑問題。

錫膏質(zhì)量不佳，錫膏是回流焊工藝必需的材料，它是由合金粉末（顆粒）與糊狀助焊劑（松香、稀釋劑、穩(wěn)定劑等）載體均勻混合而成的膏狀焊料。其中合金顆粒是形成焊點(diǎn)的主要成分；助焊劑則是去除焊接表面的氧化層，提高潤濕性，是確保錫膏質(zhì)量的關(guān)鍵材料。錫膏就重量而言，一般80%~90%是金屬合金，就體積而言，金屬與焊劑各占50%。

保證錫膏的質(zhì)量主要從存儲和使用兩個(gè)方面來體現(xiàn)，錫膏一般貯存在0℃~10℃之間（或按廠家要求貯存使用方面，錫膏的使用環(huán)境一般要求SMT貼片加工車間的溫度為25±3℃，濕度為：50±10%（與錫膏的特性有關(guān)），使用時(shí)要按“先進(jìn)先出”的原則，并做好取用記錄，保證回溫時(shí)間大于四小時(shí)，使用前需進(jìn)行充分的攪拌，使其粘度具有優(yōu)良的印刷性和脫模性。添加完錫膏后應(yīng)立即蓋好錫膏罐的內(nèi)外蓋子，印刷后確保在2小時(shí)以內(nèi)完成回流焊接。

以上都是SMT工廠需要保障的問題，不過有時(shí)SMT立碑缺陷比較嚴(yán)重，SMT那邊說已經(jīng)把控了生產(chǎn)工藝，然后把鍋甩給Layout，那么Layout時(shí)如果避免立碑缺陷呢？

首先，需要注意合理的焊盤設(shè)計(jì)

焊盤設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格保持對稱性，即兩邊焊盤圖形與尺寸應(yīng)該完全一致,以保持焊料熔化時(shí)，元件上兩邊的應(yīng)力相同，避免造成立碑現(xiàn)象。

SMT焊盤設(shè)計(jì)是PCB設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)，它確定了元器件在PCB上的焊接位置。合理的焊盤設(shè)計(jì)，在SMT時(shí)少量的貼裝偏移可以在回流焊時(shí)，通過熔化的錫膏表面張力的作用下自動校正，氮素，如果PCB焊盤設(shè)計(jì)不合理，熔化的錫膏造成元件兩邊受力不均衡，就會產(chǎn)生元件偏移深圳立碑等焊接缺陷。

片式元件焊盤長度過短，會造成移位、開路、無法焊接等缺陷，反之，焊盤寬度過寬也會導(dǎo)致元器件位移，立碑等缺陷。

創(chuàng)建封裝老wu建議參考IPC-7351的標(biāo)準(zhǔn)，主流的EDA軟件都自帶有符號IPC-7351的封裝創(chuàng)建工具，大家可以好好利用。

焊盤連接銅皮需要做花焊盤連接，避免大面積連接銅皮造成焊盤散熱過孔造成元件兩端受熱不均勻。

應(yīng)該從焊盤對稱出線，走線進(jìn)入焊盤的寬度應(yīng)該對稱。

還要注意PCB設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)元件不要公用焊盤。

審核編輯：何安