单面焊端0201器件的防浮起实践

欢迎点击面的电子制造技术关注我们！

前言：

本文介绍了SOD962 [0201封装] DSN0603-2 ESD二极管的浮起改善案例，针对其浮高,倾斜且偏移的缺陷进行了原因分析、过程改善、措施落实。

SOD962  ESD 二极管为NXP研发制造的超小型静电保护器件，其0201的尺寸容易使我们对其可制造性产生误判，忽略单端面（底面）焊接与3/5端面焊接的差异。

案例介绍：

某产品每块PCBA共计包含50颗SOD962。试产500PCS时，产品中有80%的SOD962存在不同程度的浮高倾斜（如图1）

                              图1

一、IPC-A-610E的相应判定标准

1、在IPC-A-610E表8-1中，详细描述了仅底部端子片式元器件的可接受标准。（如图           

                          图2

2.仅底部端子片式器件对于填充高度和焊料厚度，虽然在IPC-A-610E中没有相关特殊要求，但鉴于客户的感受及要求，我们尽量满足其上表面平行于PCB板面，且不允许目视时有明显倾斜。

二、实际测量电极/焊盘尺寸

1、在产品数据手册（Product data sheet ）描述中DSN0603-2 (SOD962) 的封装尺寸（如图3）仅为0.6 x 0.3 x 0.3 mm（同0201封装外形尺寸）

                          图3

  实际物料图示

 

                     实际焊盘图示

                                                        图示：据（单位mm）

上表为采集了9组实际测量物料电极（cathode）数据（单位mm）和实际测量PCB焊盘（PAD）数据（单位mm） 

图4 

图5

 1.1改善建议

在知名品牌产品中已经广泛应用（如图7）所示焊盘设计，焊盘表层走线宽度缩减为焊盘的1/2以下，或规定表层铜箔走线与理论焊盘的连接方向，如图8所示，为SONY设计的HSMD焊案例，它完美的解决了焊盘面积的一致性问题。其瓶颈形态，可大大减少生产中所产生的焊接缺陷。

图7  

图8

2.网板开孔尺寸与效果

网板开孔设计中我们考虑到首先必须以元器件本体与电极尺寸为重点，因此采用了方案一及后续改善的方案二的按照大面积焊盘尺寸进行开孔尺寸的设计。其次，考虑模板开孔设计时的面积比无铅相对有铅的要大，一般最小取0.71，综合上述选择了0.08mm的网板厚度。方案四则考虑到元器件电极（cathode）与PCB焊盘的尺寸差异及前两方案导至较多焊膏量引起浮起的问题。

                                       图9  焊膏高度 

                                          图10 焊膏体积

   取调试完成后的10组SPI记录数据（如图9/图10），方案四有效解决了焊锡量过多的问题并且有较好的一致性。

3.印刷改善

据资料统计，表面组装质量问题中有49%的质量问题是由于焊料印刷工序中的某个或某几个因素没有能进行有效的控制。

3.1数据输出

焊料印刷工艺主要解决的是焊料印刷一致性的问题。通过SPI数据，我们输出了调试阶段的X-Y锡膏印刷偏差散布图（如图11）及真实测试数据（如图12）。较离散的图示说明我们的印刷存在可提升空间，剔除治具带来的不可控因素，从擦拭频率和印刷参数等入手解决印刷工序问题。

 

     图11

                           图12

上表为不同擦拭频率下所表现出的差异现象，基于上述，我们发现擦拭频率是影响印刷品质的重要因素之一。    

3.2脱模速度

3.1.2纳米膜的应用

纳米膜涂层，能减少不良（桥接，锡不足，锡球），减少擦拭频率，有提高一次直通率的优点，有效的保证了我们印刷的一致性。

过快的脱模速度会导致锡膏粘度下降，焊料塌陷，会造成焊料成型不规则、不平整及锡膏量不足，贴片时极易造成元器件的倾斜、移动。在回流时产生倾斜、偏移、立碑等缺陷。因此,设置好的脱模速度可以改善焊料成型等问题。

下表为不同脱模速度参数下表现的差异现象。

各项参数的调整优化后，有效改善了我们的印刷品质（如图13），SPI通过率由49.4%提升至93.2%，良好的印刷一致性是保证我们可靠生产的第一步。

4.贴装数据

在产品数据手册（Product data sheet） 描述中DSN0603-2 (SOD962) 的厚度尺寸为0.28-0.32mm范围内，图14显示的为方案二钢网,生产中的元器件贴装后的焊膏挤压状态图示，0.364*0.403mm的焊料面积相对0.2*0.25的开孔方案面积，挤压后塌陷现象明显。图15为显微镜下的图示.为可接受范围内的焊膏印刷偏移在贴装后的塌陷。更严重的情况则易导致元器件的浮起及偏移、侧立等缺陷。

为此我们抬高了0.03mm的贴装高度，来保证在贴装元器件时，尽可能减小贴装对焊膏形状的干扰。图16显示方案二网板,贴片后焊膏被挤压至0.307*0.355mm，已无明显不规则塌陷现象，但相对元器件电极（cathode）尺寸，贴装后仍有焊料较多的现象，极易出现因焊料过多导致的浮起、倾斜的问题。图17为方案四网板在贴装后的焊膏尺寸为0.284*0.279mm。由于面积比已是无铅工艺下限，板厚已为0.06mm,再减小开孔的风险较大，且焊后结果较佳，固定为主要落实措施。

四、总结

微型元器件生产中，正确的焊盘设计是产品品质保证的基础，各项工艺参数的正确调整是我们EMS厂保证品质手段，两者缺一不可。

往期好文

PCBA生产制造过程中的工艺管控（一）

博世汽车电子事业部武进新工厂正式落成启用 高标准打造工业4.0精益生产示范基地

模块连接插头（MCP）的SMT回流焊接工艺

SMT制造中规范性设计与生产控制方法

浅谈SMT手工焊接应用中贴片胶的选择与评估

基于SMT的印制板可焊性不良工艺技术研究

无铅焊接工艺中常见缺陷及防止措施（2）

封装体叠层（PoP）技术及其应用

关注电子制造技术公众微信号：定期推送SMT工艺技术文章、提供及时准确的市场信息、电子产业发展报告、企业人才招聘等信息，为SMT电子制造从业人员提供技术信息分享、生产经验总结、疑难问题解答，打造一个专业的学习与交流的平台。

免责声明：本公众号所转载的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归原作者所有，转载目的在于传递技术信息，供业内人士学习，如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时跟我们联系！文章内容为作者之观点，本公众号拥有对此声明的最终解释权。

点击“阅读全文”了解更多技术！