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资深工程师带你玩转片状多层陶瓷电容器的封装方法

2017-10-27
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随着以片状多层陶瓷电容器为首的电子元器件的快速小型化发展,尺寸也进行了如下变化:


size (EIA) 3216(1206)→2012(0805)→1608(0603)→1005(0402)→0603(0201)→0402(01005)*,对于封装的难度也在不断增加。

* size (EIA)

3216(1206):3.2mm×1.6mm/2012(0805):2.0.mm×1.2mm/1608(0603):1.6mm×0.8mm/1005(0402):1.0mm×0.5mm/0603(0201):0.6mm×0.3mm/0402(01005):0.4mm×0.2mm


如图1所示,封装工艺中产生的问题主要有元器件位置偏移、翘立,竖立等形式。这种整个元件呈斜立或直立,如石碑状,人们形象地称之为"立碑"现象 ( 也有人称之为"曼哈顿"现象 ) 。

图1 封装过程中的问题


以下就立碑现象的成因与防止对策要点进行介绍说明。


如图2所示,立碑现象的产生是由于在焊锡时,作用于元件左右电极的张力不平衡,一侧翘立并旋转而造成的。

图2 立碑现象的成因


造成张力不平衡的因素有很多,例如:左右的焊盘尺寸、焊锡厚度 、温度、贴装偏移等。如何有效制约上述不平衡因素,是实现完美封装的关键所在。


在基板设计、封装工艺("印刷"、"贴装"、"焊接(例:回流焊锡)")过程中需要注意以下内容。


1. 基板设计


如图3所示,若片状元件的左右焊盘(印刷电路板上铜箔类零件贴装的地方)的尺寸(面积/形状)不一致,焊接时,将会导致元件左右电极产生的表面张力不平衡,产生立碑现象。


按照各元件所推荐的形状、尺寸标准,进行左右对称的设计,这一点非常重要。

图3 左右不对称的焊盘


2. 印刷


如图4所示,印刷电路板上的焊膏印刷工艺中,若左右的焊锡量不一致,焊接时,将会导致元件两个焊端产生的表面张力不平衡,产生立碑现象。


此外,焊锡较厚时,作用于电极的张力就会变大,此时,尽量减少焊锡量,并使左右焊膏量一致,可以有效的防止立碑现象。

图4 焊膏印刷



3. 贴装


一般情况下,使用封装机(Mounter)在印刷电路板上贴装元件时,对于元器件位置有一定偏离的情况,在回流焊过程中,由于熔融焊料表面张力的作用,能够自动校正偏差。


但偏移严重,拉动反而会使元件竖起,产生立碑现象。随着电子元器件不断朝着小型化方向发展,调整好元件的贴片精度是非常重要的。


4. 回流焊锡


加热导致焊锡融化,回流炉温度急剧上升的情况下,由于电路板上封装元件的大小、密度不同,炉内温度不稳定使元件两端存在温差。电极间的焊膏融化程度的不同,产生了电极的张力差,发生立碑现象。


如图5所示,通过设置合理的预热段,使炉内热容量稳定,可以缓和炉内温度偏差。建议按照推荐的回流温度曲线进行设置。

图5 回流温度曲线


*封装方法不当可能会导致问题发生,请仔细阅读并参考产品规格和目录中记载的封装注意事项后,再决定封装条件。


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