片式元件 0201 和 0402 的重量只有千分之几克，其焊点的用锡量也很少。在这种规模下，焊膏量的几十微米的差异足以将成功的焊接变成缺陷，但用肉眼或传统的光学检查很难检测到。
本文将指导您阅读小型芯片元件的焊锡切片，识别三个主要缺陷：立碑、少锡和锡桥，以及影响结果的设计因素。
1. 为什么小型片式元件很难测试？
- 锡量太小：绝对误差较小，但占锡总量的误差比例较大。
- 焊点位于组件两端下方：大多数链接区域是隐藏的。
- 光学检测难于扩大视角：部件较低，看不到脚的底部。
- 容易受操纵影响：拾取头的吸力和轻微的碰撞也会引起移动。
2. 切片的四个特征
| 特点 | 正常体征 | 需要注意的标志 |
|---|---|---|
| 两端切圆角 | 锡条两端均匀升起，凹形光滑 | 一端有锡，另一端几乎没有 |
| 接触宽度 | 沿元件头的宽度均匀地涂锡 | 锡罐向一侧倾斜，不均匀 |
| 脚下有缝隙 | 脚与脚垫之间没有间隙 | 有间隙，特别是在弯曲或机械冲击后 |
| 焊点中出现空洞 | 没有或很小 | 大空洞占据焊点的很大一部分 |
3. 剖面上的三个主要缺陷及标志
| 错误 | 切片上的标记 | 常见原因 |
|---|---|---|
| 立碑（抬起一端） | 元件一端朝上，另一端下方有间隙 | 两端表面张力不平衡 |
| 少锡 | 圆角很薄，锡不会爬到元件顶部 | 锡膏量不够、钢网开口小、锡膏干燥 |
| 锡桥 | 锡连接两个相邻的电极或焊盘 | 锡膏量过多、焊盘间隙小、元件压力 |
| 脚下有大空洞 | 气泡占据了大部分焊接区域 | 焊膏潮湿，熔化过程中气体不能及时逸出 |
需要强调的是：立碑不是元件误差，而是焊接过程中的不平衡误差。切片有助于确认元件头下方的间隙，这是此类缺陷的直接证据。
4. 为什么会出现立碑现象？
当焊膏熔化时，表面张力将元件拉向熔化的锡块。如果两端不同时熔化，则拉力不平衡，一端向上翘起。常见原因：
- 两端热差：由于焊盘周围的铜密度不均匀或由于热交换器的方向。
- 焊锡膏用量的差异：由于模板或印刷错误，一端有更多奶油。
- 不对称垫：更大的焊盘或连接到大的铜区域。
- 一端被氧化：锡的一侧不易被润湿。
- 锡仍处于熔融状态时的振动或冲击。
5. 设计和模板的影响
| 因素 | 影响力 | 如何控制 |
|---|---|---|
| 钢网厚度 | 确定每个焊盘的焊膏量 | 根据板上最小元件的尺寸选择厚度 |
| 模板开放区域 | 影响奶油量和鱼片形状 | 使用合适的开口比例，避免开口过大 |
| 焊盘间距 | 确定锡桥的风险 | 根据组件设计建议进行检查 |
| 焊盘周围的铜区域 | 在两端之间产生热差 | 两个焊盘之间的热对称设计 |
| 组件的位置 | 影响锡熔化时的张力 | 控制元件放置公差 |
6. 应结合附加测试
- 测量剪切力（剪切测试）在焊点上评估结合强度。
- 选取热休克评估小型焊点承受热循环的能力。
- 选取弯曲电路板因为小型芯片元件对弯曲应力敏感。
- 具有扩展视角的自动化测试提高检测圆角错误的能力。
7. 常见问题
0201 部件是否需要定期切割和检查？
建议用于具有高密度小元件的产品，因为这是最容易受到工艺漂移影响的组，并且也很难通过正常测试检测到错误。
X 射线可以用来检查芯片元件吗？
X 射线可显示锡量和空洞，但很难评估焊角形状和润湿状况。对于关于债券的结论，切片仍然是必要的。
焊接前可以检测立碑吗？
没有直接检测，但可以通过热对称焊盘设计和两端均匀的热分布控制来降低风险。
小部件焊点是否需要测量角焊点高度？
可以，但是需要明确测量点，因为尺寸小会导致测量误差增大。应使用高放大倍数和重复测量。
每次评估应削减多少个组件？
按区域选择：一个元件位于低密度区域，一个元件位于高密度区域，一个元件位于电路板边缘附近 – 因为热条件明显不同。
八、结论
小型芯片元件是很难进行常规测试的一组元件，而切片可提供有关连接的直接信息。三个主要缺陷 — 立碑缺陷、锡缺陷、锡桥 — 在切片上都有特征标记，并且都与焊盘设计、模板和热分布有关。
要做的四件事：第一批的断面检验以及工艺变更时；始终以足够高的放大倍率进行拍摄，以看到组件的两端；包括切削力测试以量化耐用性；并将结果与钢网设计和焊盘开口率进行比较。
参考资料
- IPC-A-610 — 电子组件、芯片元件和焊膏的验收标准。
- J-STD-001 — 电气焊接和电子组装的要求。
- IPC-TM-650 方法 2.1.1 — 显微切片。
- 该文档推荐了制造商的芯片组件焊盘和模板设计。
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