元件引脚设计制作问题引起焊接缺陷

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元件引脚设计制作问题引起焊接缺陷

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1 主题：元件引脚设计制作问题引起焊接缺陷

2 作者：辛书照 潘锋

3 所属部门：工艺基础研究部工艺试制组

4 创建日期：2001-04-05

5 现象描述：

    在SMT01、SMT03、SMT15等线试制无线单板GM51TDP.1时.，发现该板过回流焊后，板上的可变电阻元件产生不规则的旋转（参看图一），旋转角度致使最大偏位不符合焊点外观检验标准。此单板上4个位置贴这种可变电阻，可变电阻有三个引脚，元件的尺寸为4.8mm*3.5mm*5.0mm（参看图二）

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图一

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图二

6 原因分析：

    此元件在回流焊接前，在单板上位置和角度贴得很正，符合检验标准，但单板过回流炉完成焊接后，就发生了旋转，为了弄清楚这个原因，我们作了以下工作：

（1） 检查焊盘的大小。我们用的焊盘与供应商推荐的焊盘尺寸见下图：

图三 供应商推荐焊盘尺寸          图四 目前单板采用焊盘

上两图焊盘尺寸列表比较：

	1#	2#	3#
供应商推荐焊盘尺寸 长mm*宽mm	1.6*1.3	1.6*1.3	1.6*1.3
目前单板采用焊盘 长mm*宽mm	1.78*1.0	1.78*1.0	1.78*1.0
推荐焊盘和实际焊盘相差△长mm*△宽mm	-0.18*0.3	-0.18*0.3	-0.18*0.3

    从上表中比较发现，虽然我们采用的焊盘与供应商推荐的焊盘尺寸有-0.18mm*0.3mm的偏差，但这一偏差很小，似不足以导致问题发生。

（2） 检查锡膏印刷质量有无问题。结果是锡膏的厚度为0.22mm（使用0.2mm钢网)，符合印刷的标准要求。

（3）分析元件本身的引脚尺寸。 供应商推荐的引脚尺寸与实际的元件尺寸见下图：

图五 供应商资料设计上元件引脚尺寸        图六 实际引脚的尺寸

上两图元件引脚尺寸列表比较：

可变电阻引脚号	1#	2#	3#
供应商元件设计引脚尺寸 长mm*宽 mm	1.1*0.7	1.1*0.7	1.1*0.7
元件引脚实际测量尺寸 长mm*宽mm	0.99*0.61	0.61*0.61	0.99*0.61
设计与实际测量引脚差值△长mm*△宽mm	0.11*0.09	0.49*0.09	0.11*0.09

    从上表比较发现，很明显，资料上元件的1#2#3#引脚尺寸都为1.1*0.7，而实际测量元件引脚尺寸只有2#3#的引脚尺寸是相同的0.99*0.61，2#引脚(红色)的尺寸为0.61*0.61，相差为 0.49mm*0.09mm！这应该是元件过回流焊旋转的主要原因。即当贴上元件的PCB过炉时，由于2#引脚的尺寸比1#3#引脚的尺寸小，锡膏熔化1#2#3#三个引脚润湿时，所受到的张力不够平衡（力矩守恒原理∑M=0），而导致元件在过回流焊后，发生旋转。

（4）经观察，还发现元件2#引脚的的共面性明显不好（见图七），它与1#3#引脚不在一个平面上(高度相差值A较大），这就增加了焊接过程中发生旋转和其它问题的可能性（因为测量工具的原因，没有具体的数值A）。

' e1 e7 N- @+ ^% p图七

    总之，我们判定由于2#引脚的尺寸、共面性与1# 3#不同 ，而导致元件在过回流焊接后产生角度旋转，超出检验标准。

    另外，还因为2#引脚的共面性问题，这个元件的引脚又在BODY的底部 ，QC不好目测，遗留到下个工序，根据统计有5%的虚焊缺陷是由于该引脚的共面性问题引起。

    据我们所知，象这种封装的可变电阻，很多厂家的引脚设计尺寸都是2#引脚比1#3#引脚要大，例如下表是供应商BOURS设计的可变电阻尺寸，从中可看出，2#引脚的尺寸为1.13*1.26，而1# 3#引脚的尺寸为1.18*0.83，这样设计的目的是为了避免三个引脚润湿时的所受到的张力不平衡。

可变电阻引脚号	1#	2#	3#
元件引脚实际测量尺寸 长mm*宽mm	1.18*0.83	1.13*1.26	1.18*0.83

参看BOURNS可变电阻实物尺寸（图八）和照片（图九）：

图八 BOURS元件引脚尺寸

+ z6 p$ E- U* j. d图九 BOURS元件引脚实物照片

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7 改进措施：

短期方法：

可以试验在元件的下部点胶，过回流焊固化来避免元件旋转角度，具体点胶的直径大小要根据试验而定。

长期方法：

（1） 要求供应商改善引脚的制造工艺，要按资料的设计来制作。

（2） 为了生产的需要，要求物料部门引进其他公司生产的可变电阻元件。

8 经验教训：

（1）元件的采购使用，一定要先进行焊接工艺方面的验证，小批量使用没有问题后，才能大批量的进行采购使用，以提高产品的品质。

（2）PCB上焊盘的设计选取一定要根据元件资料的推荐来设计。（因为这个单板已经转产，只有升级时，才可以改变焊盘的设计）。

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