在实际生产中，回流焊后板上钽电容
周边的小元件经常会产生移位、少件和立碑等缺陷。 业界有观点认为，是钽电容比周边的元件相对要高，热风回流过程中产生“风墙效应”，造成周边的小元件被“吹走”等缺陷的发生，基于此种判断的处理方法一般为更改设计、减小风力或改变板子过炉的方向等。也有人认为是钽受潮，导致高温下“吹气”效应的发生；现场的处理建议通常是对元件进行烘烤。但是，这些措施的实际效果往往不理想。 那么，造成钽电容旁小元件产生移位、少件和立碑等缺陷的具体原因有哪些？其机理是什么？发生此类问题后究竟应如何处理呢？目前，业界还没有形成统一的意见和做法。针对上述问题，我们进行了一系列的实验进行验证，希望能够出真正的原因和解决办法。
实验验证，实验的单板上共有4个相同的某品牌钽电容，其中一个的周边有一个0603的电阻，电阻与钽电容之间的距离0.5mm。生产过程中，此电阻印锡和炉前贴片正常，过炉后有30%比例的不良，主要表现为少料、移位和立碑，单板其它位置无异常（如图3所示）。
现场通过降低风力、加快或降低链速和改变过炉方向等方法进行调整，结果没有明显的差异，即仍有一定比例的不良产生。
为了搞清问题所在，我们针对此问题进行了如下几种验证：
1、更换其它品牌且外形相同的钽电容；
2、取正在生产的钽50只进行烘烤（125度，4小时）之后再贴片；
3、取正在生产的钽电容50只，放在报废的PCB上选过一次回流炉再进行贴片；
实验结果分析
从上面的验证我们可以得出如下结论：
1、因为过炉后再贴装不良消失，此时钽电容及周边电阻的外在形态和相互位置关系并没有改变，因此可确定不良不是由回流炉内热风吹动引起的，所谓的“风墙效应”的说法不成立，电阻的移位、立碑和少件应该是钽电容在高温状态下“吹气”所导致的；
2、更换不同品牌的钽电容或钽电容过炉后不良消失，说明此不良是钽电容的不同状态差异造成的；
3、常规工艺的高温烘烤无法改变钽电容的这种状态，也就无法有效地解决“吹气”的问题；
4、通过回流炉后的高温可以改变钽电容的相应状态，从而解决钽电容的“吹气”问题。
那么，引起高温下钽电容“吹气”的原因是什么呢？
机理分析
为了解释钽电容高温下的“吹气”问题，我们需要从钽电容的结构、成分和加工工艺入手。
首先，我们了解一下钽电容的制造工艺、结构和材料特性。固体钽电容是通过将钽粉压制成型，之后经高温真空烧
结成一多孔的坚实芯块（圆柱形状），芯块经过阳极化处理生成氧化膜TA2O5，再被覆固体电解质MNO2，然后
覆上一层石墨及铅锡涂层，最后用树脂包封成的元件。
其次，钽电容的加工工艺流程一般有以下几个主要步骤：阳极基体设计——成型烧结——氧化膜形成——被覆
MNo2——封装。
通过对固体钽电容整个制造工艺的了解我们可以发现，MNO2是在阳极氧化膜TA2O5表面被覆的一层电解质。
在实际的加工过程中，MNO2层是通过MN（NO3）2的热分解而得到的，其过程是将TA2O5的阳极基体没入MN（NO3）2溶液中充分浸透，然后取出烘干，在水汽（湿式）或
空气（干式）的高温气氛中分解，制取出电子电导型的MNO2。作为钽电容的固体电解质，其分解温度是210-250度，化学方程式如下：
高温
真空回流炉MN（NO3）2=MNO2+2NO2
在固体钽电容的生产过程中，如果工艺参数控制不到位，就会造成MN（NO3）2分解残留。在元件贴装回流时，残留的MN（NO3）2进一步分解，释放出NO2气体，元件外面包裹的一层环氧树脂属于高分子链材料，厚度只有0.5MM，分子间的空隙足以通过NO2气体分子。因此，从固体钽电容元件制造工艺可以看出，如果残留MN（NO3）2，在210-250度时就会分解释放出NO2气体，而回流焊的温度恰好符合MN（NO3）2的分解温度。所以，一旦有MN（NO3）2残留，过炉后就会分解释放出NO2气体，直至残留的MN（NO3）2完全分解为止。基于以上分析我们认为，回流过程中钽电容吹出的并不是业界普遍认为的水蒸气，而是NO2气体。
由于钽电容加工过程中工艺控制不到位，造成了MN（NO3）2残留，在回流加热过程中生
成NO2气体。因为MN（NO3）2分解产生NO2的温度是210-250度，因此，普通的高温烘烤无法解决钽电容的“吹气”问题。当元件先过一次炉时，残留的MN（NO3）2基本分解完毕，此时再贴装钽电容，就不会再有“吹气”现象发生了。
由此我们认为，钽电容的“吹气”问题很大程度上是钽电容制造商工艺控制问题造成的。
通过实验验证和相关机理分析，我们可以得出如下结论：
1、SMT回流过程中造成钽电容周边小元件少件、移位和立碑等缺陷的原因是钽电容在回流过程中“吹气”所导
致，传统的“风墙效应”说法不成立；
2、钽电容回流过程中释放出的气体是MN（NO3）2分解出的NO2气体。
基于以上分析，解决钽电容在SMT加工过程中“吹气”问题的建议如下：
PCB设计上，尽量避免在钽电容周围特别是长边两侧近距离布置小元件。
SMT生产过程中一旦产生钽电容“吹气”问题，可以通过将钽电容过回流炉后再贴装的方法加以解决。
实际验证：烤箱烤48小时，60度，，炉后无不良，只是料盘有点变形。永久的改善对策为：让供应商增加防潮湿袋，之后就没有发生此类问题.。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议