PCB-Neuigkeiten - Ursachen und Gegenmaßnahmen

Beim Reflow-Lötprozess des Oberflächenmontageprozesses (smt mount) haben die Chipkomponenten den Defekt der Entlötung aufgrund der Anhebung, die das "Tombstone"-Phänomen (das heißt das Manhattan-Phänomen) genannt wird.

Das Phänomen "Tombstone" tritt beim Reflow-Lötprozess von CHIP-Bauteilen (wie Chipkondensatoren und Chipwiderständen) auf. Je kleiner das Bauteil ist, desto wahrscheinlicher ist es. Denn wenn die Lötpaste auf den Pads an beiden Enden des Bauteils reflowed und geschmolzen wird, ist die Oberflächenspannung an den beiden Lötenden des Bauteils unausgewogen. Die spezifische Analyse hat folgende sieben Hauptgründe:

1) Ungleichmäßige Erwärmung Ungleichmäßige Temperaturverteilung im Reflow-Ofen Ungleichmäßige Temperaturverteilung auf der Plattenoberfläche

2) Das Problem der Komponente Die Form und Größe des Lötendes sind unterschiedlich Die Lötbarkeit des Lötendes ist unterschiedlich Das Gewicht der Komponente ist zu leicht

3) Substratmaterial und -dicke Schlechte Wärmeleitfähigkeit des Substratmaterials Schlechte Gleichmäßigkeit der Substratdicke

4) Die Form und Lötbarkeit des Landes. Die Wärmekapazität des Landes variiert stark. Die Lötbarkeit des Bodens variiert stark.

5) Lötpaste Die Gleichmäßigkeit oder Aktivität des Flusses in der Lötpaste ist schlecht. Die Dicke der Lötpaste auf den beiden Pads ist unterschiedlich. Die Lotpaste ist zu dick

Schlechte Druckgenauigkeit, schwere Fehlausrichtung

6) Vorwärmtemperatur Die Vorwärmtemperatur ist zu niedrig

7) Schlechte Platzierungsgenauigkeit und ernste Komponentenabweichung.

"Grabstein"-Phänomen ist das Ergebnis der gemischten Wirkung der oben genannten verschiedenen Faktoren. Im Folgenden finden Sie eine einfache Analyse der oben genannten Hauptfaktoren.

Häufigkeit des Schweißverfahrens

GRM39(1.6*0.8*0.8mm) GRM40(2.0*1.25*1.25mm)

Gasphasenheizung 6,6% 2,0%

Infrarot Heißluftreflow Löten 0,1%0

Schweißverfahren Häufigkeit

GRM39(1.6*0.8*0.8mm) GRM40(2.0*1.25*1.25mm)

Gasphasenheizung 6,6% 2,0%

Infrarot Heißluft Reflow Löten 0,1% 0

Aufwärmzeit: Tabelle 1 ist die experimentellen statistischen Ergebnisse des Grabsteinphänomens in Infrarotheizung und Gasphasenheizung Reflow Löten. Im Test werden 1608 und 2125 Chipkondensatoren verwendet. Der Test ist Infrarot- und Heißluftreflow-Löten und Gasphasenheizung Reflow ohne Vorwärmen. Beim Löten ist aus der Tabelle ersichtlich, dass die Häufigkeit des Grabsteinphänomens viel höher ist als die des ersteren. Dies liegt daran, dass die Gasphasenheizung keine Vorwärmzone hat, wodurch die Temperatur sehr schnell ansteigt. Infolgedessen steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Lotpaste an beiden Enden des Bauteils nicht gleichzeitig schmilzt, erheblich.

Die Vorwärmtemperatur und -zeit sind sehr wichtig. Wir haben experimentelle Statistiken für die Vorwärmzeit von 1-3 Minuten und die Vorwärmtemperatur von 130-160 Grad durchgeführt. Die Ergebnisse sind deutlich zu erkennen, dass je höher die Vorwärmtemperatur, je länger die Aufwärmzeit, desto geringer das Auftreten von "Grabstein"-Phänomen ist.

Die von uns getestete hohe Vorwärmtemperatur betrug 170 Grad, die etwas höher war als die Vorwärmtemperatur während der normalen Produktion. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Vorwärmtemperatur von 140 Grad auf 170 Grad stieg, das Auftreten von "Grabstein"-Phänomen stark reduziert war. Dies liegt daran, dass je höher die Vorwärmtemperatur, desto kleiner die Temperaturabschneidung an beiden Enden des Bauteils nach dem Reflow-Löten ist, und je näher die Schmelzzeit der Lötpaste an beiden Enden ist. Je länger die Lötpaste jedoch einer höheren Vorwärmtemperatur ausgesetzt ist, desto gravierender wird die Verschlechterung ihres Flusses sein, und je schlechter der Fluss ist, desto wahrscheinlicher ist es, Lötfehler zu produzieren.

Die experimentellen Ergebnisse der Beziehung zwischen der Pad-Größe und dem Grabstein-Phänomen zeigen, dass, wenn B und C abnehmen, die Inzidenz von Grabstein-Phänomen abnimmt, aber wenn C kleiner als 0,7mm ist, wie C abnimmt, hat die Inzidenz von Bauteilverschiebungsfehlern signifikant zugenommen. Siehe Schaltplan

Im Test wurde festgestellt, dass die Pad Pitch von 2,8mm auf 2,0mm reduziert wurde und die Inzidenz des "Tombstone"-Phänomens um 90% reduziert wurde, was nur ein Zehntel des Originals war. Dies liegt daran, dass nach der Verkleinerung der Pad-Größe die Menge der aufgetragenen Lotpaste entsprechend reduziert wird und die Oberflächenspannung der Lotpaste beim Schmelzen ebenfalls abnimmt. Daher sollte bei der Konstruktion unter der Prämisse, die Festigkeit der Lötstelle sicherzustellen, die Größe des Pads so klein wie möglich sein. Lötpastendicke Wenn die Dicke der Druckschablone 20 um ist, ist das Auftreten von Grabsteinphänomen viel größer als wenn die Dicke der Schablone 100 um ist. Dies liegt daran, dass 1. Die Dicke der Stahlform zu reduzieren bedeutet, die Menge der Lötpaste zu reduzieren, und die Oberflächenspannung der Lötpaste beim Schmelzen wird entsprechend reduziert. 2. Reduzieren Sie die Dicke der Stahlform, um die Lötpaste dünner zu machen, die Wärmekapazität des gesamten Pads wird reduziert, und die Wahrscheinlichkeit, dass die Lötpaste auf den beiden Pads gleichzeitig geschmolzen wird, wird stark erhöht.

Montagegenauigkeit Unter normalen Umständen wird die während der Montage erzeugte Bauteilabweichung automatisch korrigiert, indem das Bauteil aufgrund der Oberflächenspannung gezogen wird, wenn die Lotpaste während des Reflow-Prozesses schmilzt. Wir nennen es "adaptiv". Wenn die Abweichung jedoch stark ist, führt das Ziehen dazu, dass die Komponente aufsteht und Grabsteinphänomen verursacht. Dies liegt daran: 1. Der Wärmeübergang vom Lötende der Komponente zur Lötpaste ist ungleichmäßig, und das Ende mit weniger Lötpaste schmilzt zuerst, wenn es erhitzt wird. 2. Die Haftung zwischen den beiden Enden des Bauteils und der Lötpaste ist ungleichmäßig.

Bei der Substratwerkstoffprüfung wurden drei verschiedene Substrate verwendet. Es wurde festgestellt, dass das Grabsteinphänomen in der papierbasierten Epoxidplatte auftrat, gefolgt von der Glasepoxidplatte, und die Aluminiumoxidkeramikplatte war niedrig. Dies liegt an der Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität verschiedener Materialien. anders.

Lötpaste Aufgrund des Unterschieds in Flussmittelzusammensetzung, Aktivität und Metallgehalt in Lötpaste ist das Auftreten von "Grabstein"-Phänomen auch anders.

Je kleiner das Bauteilgewicht, desto höher die Fehlerrate.

Natürlich gibt es viele andere Einflussfaktoren, wie starker Offset, Durchkontaktierungen auf dem Pad, inkonsistentes Pad-Design, ungleichmäßige Lötbeschichtung usw.

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Platzierungsgenauigkeit werden immer mehr kleinere Komponenten wie 0603, 0402, 0201 usw. verwendet, aber das Grabsteinphänomen, das durch Platzierungsversatz verursacht wird, hat den Anteil der gesamten Defekteintrittsrate stark erhöht., Wird zum Schlüsselfaktor.

Wie man Grabsteinphänomen vermeidet

1. Es gibt keine Oxidation auf der Oberfläche von Pads und Komponenten.

2. Das Pad Design ist das gleiche, und es gibt kein Durchgangsloch auf dem Pad.

3. Versuchen Sie sicherzustellen, dass die Platzierungsgenauigkeit während der Platzierung über 90% liegt.

4. Der Reflow-Lötofen muss zuerst beim Löten getestet werden, und nachdem ein geeignetes Temperaturprofilverfahren gefunden wurde, kann er in großen Mengen gelötet werden.

Die oben genannten sind die Ursachen und Gegenmaßnahmen des Phänomens "Grabstein" im SMT-Produktionsprozess. Ipcb bietet auch Leiterplattenhersteller und Leiterplattenherstellungsmethoden an.