電阻電容小零件發生空焊及立碑的原因

SMT_tombstone_墓碑02最近有網友詢問關於電阻、電容這類SMD小零件(small chip)有空焊(solder empty)的問題。明明已經一再的檢查過所有回焊爐溫度(Reflow Profile)設定並確認無誤,可是還是經常發現這類電阻電容有空焊的情形發生,而且還出現在固定位置,觀察焊錫的狀況也未發現non-wetting或de-wetting的情形,百思不得其解?

其實這類零件空焊的問題沒有那麼難理解啦!它的生成原因就跟立碑(tombstone)的原因是一樣的,說穿了就是

零件兩端的錫膏融化時間不一致,

所造成的受力不均的結果。

如果仔細觀察出問題PCB上的銅箔佈線,通常可以發現在這類零件的某一端連接了大片的銅箔,而另外一端則沒有。通常PCB在進入Reflow爐子並開始加熱時,越是表面的銅箔,其受熱的程度會越快,也就是會比較快到達回焊爐內的環境溫度,而越內層的大片銅箔的受熱則會越慢,也就是會比較慢到達回焊爐內的環境溫度,當零件一端的錫膏比另一端較早融化時,就會以錫膏先融化的這端為支點舉起零件,造成零件的起另一端空焊,隨著錫膏融化的時間差越大,零件被舉起的角度就會越大,最後形成完全墓碑。

下面兩張照圖是苦主發生空焊的圖片,經苦主同意放上來給加大家討論參考,也歡迎大家提供意見。
空焊空焊

解決這類空焊的方法有:

  1. 透過設計解決。可以在大銅箔的端點處加上【thermal relief】。
  2. 透過製程解決。可以提高迴焊盧浸潤區的溫度,讓溫度更接近融錫溫度。減緩迴焊區升溫的速度。目的就是要讓PCB上所有線路的溫度都能達到一致,然後同時融錫。(※請注意:隨意調整迴焊爐的溫度曲線可能引起其他問題,請參考【迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile】一文。)

其他注意事項:上述空焊及立碑的發生,只是眾多可能原因之一,有時候零件或焊墊的單邊氧化,或是零件擺放偏移,或是錫膏印刷偏位(錫膏印刷偏位還要考慮拼板(Panelization)的問題,拼板越多越大,印刷偏位的機率就越高)…等都可以引起相同的結果。

其次,在同樣的情況下,電容(C)會比電阻(R)更容易發生立碑短路的問題,這是因為電阻的端子上只有三面鍍有焊料,而電容則有五面鍍有焊料,多了左右兩個側面,再者電容一般比電阻來得厚,重心也就比較高,同樣的力距下也就比較容易被舉起。

下面是我在網路上搜尋到的一些立碑、空焊發生的影片,請自行參考瞭解形成的原因。

以上三個影片立碑的支點都是錫膏先融化的一端,可是下面這個影片則是以另外一端為支點,蠻值得推敲。從影片中可以看到錫膏先融化的一端似乎未能即時與零件端點上的焊料融合在一起,以致被另一端融化的錫膏後來居上,最終造成立碑的問題。


延伸閱讀:
零件掉落與端點使用銀鍍層的關係?
無鉛噴錫板(HASL)上錫不良資料收集
影片:BGA 回流焊焊接過程


訪客留言內容(Comments)

Hi 版大
之前也有遇過這樣的立碑問題
剛好去參觀打件廠,剛好就看到
對方解釋說是電件太小(0201)
如果PAD之間的GAP太大容易會有這樣問題
而且我們本來設計是0402的PAD,結果焊0201
所以PAD面積畫小也能改善立碑問題

Scott;
0201打在0402的焊墊本來就容易出現立碑的問題,
這是因為只要零件稍微往一邊偏移,就會吃不到錫,
或是一邊吃到比較多錫,而一邊吃到比較少的錫,
最後造成應力不一致。

請問版大如果零件過迴焊爐轉向180度的原因 是否有影片能提供呢

Sorry 沒有!


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