回流焊鉭電容吹氣機(jī)理研究
那么，造成鉭電容旁小元件產(chǎn)生移位、少件和立碑等缺陷的具體原因有哪些？其機(jī)理是什么？發(fā)生此類問題后究竟應(yīng)如何處理呢？目前，業(yè)界還沒有形成統(tǒng)一的意見和做法。針對上述問題，我們進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，希望能夠找出真正的原因和解決辦法。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)的單板上共有4個(gè)相同的某品牌鉭電容，其中一個(gè)的周邊有一個(gè)0603的電阻，電阻與鉭電容之間的距離0.5mm。生產(chǎn)過程中，此電阻印錫和爐前貼片正常，過爐后有30%比例的不良，主要表現(xiàn)為少料、移位和立碑，單板其它位置無異常（如圖3所示）。
現(xiàn)場通過降低風(fēng)力、加快或降低鏈速和改變過爐方向等方法進(jìn)行調(diào)整，結(jié)果沒有明顯的差異，即仍有一定比例的不良產(chǎn)生。
為了搞清問題所在，我們針對此問題進(jìn)行了如下幾種驗(yàn)證：
1、更換其它品牌且外形相同的鉭電容；
2、取正在生產(chǎn)的鉭50只進(jìn)行烘烤（125度，4小時(shí)）之后再貼片；
3、取正在生產(chǎn)的鉭電容50只，放在報(bào)廢的PCB上選過一次回流爐再進(jìn)行貼片；
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
從上面的驗(yàn)證我們可以得出如下結(jié)論：
1、因?yàn)檫^爐后再貼裝不良消失，此時(shí)鉭電容及周邊電阻的外在形態(tài)和相互位置關(guān)系并沒有改變，因此可確定不良不是由回流爐內(nèi)熱風(fēng)吹動引起的，所謂的“風(fēng)墻效應(yīng)”的說法不成立，電阻的移位、立碑和少件應(yīng)該是鉭電容在高溫狀態(tài)下“吹氣”所導(dǎo)致的；
2、更換不同品牌的鉭電容或鉭電容過爐后不良消失，說明此不良是鉭電容的不同狀態(tài)差異造成的；
3、常規(guī)工藝的高溫烘烤無法改變鉭電容的這種狀態(tài)，也就無法有效地解決“吹氣”的問題；
4、通過回流爐后的高溫可以改變鉭電容的相應(yīng)狀態(tài)，從而解決鉭電容的“吹氣”問題。
那么，引起高溫下鉭電容“吹氣”的原因是什么呢？
機(jī)理分析
為了解釋鉭電容高溫下的“吹氣”問題，我們需要從鉭電容的結(jié)構(gòu)、成分和加工工藝入手。
首先，我們了解一下鉭電容的制造工藝、結(jié)構(gòu)和材料特性。固體鉭電容是通過將鉭粉壓制成型，之后經(jīng)高溫真空燒
結(jié)成一多孔的堅(jiān)實(shí)芯塊（圓柱形狀），芯塊經(jīng)過陽極化處理生成氧化膜TA2O5，再被覆固體電解質(zhì)MNO2，然后
覆上一層石墨及鉛錫涂層，最后用樹脂包封成的元件。
其次，鉭電容的加工工藝流程一般有以下幾個(gè)主要步驟：陽極基體設(shè)計(jì)——成型燒結(jié)——氧化膜形成——被覆
MNo2——封裝。
通過對固體鉭電容整個(gè)制造工藝的了解我們可以發(fā)現(xiàn)，MNO2是在陽極氧化膜TA2O5表面被覆的一層電解質(zhì)。
在實(shí)際的加工過程中，MNO2層是通過MN（NO3）2的熱分解而得到的，其過程是將TA2O5的陽極基體沒入MN（NO3）2溶液中充分浸透，然后取出烘干，在水汽（濕式）或空氣（干式）的高溫氣氛中分解，制取出電子電導(dǎo)型的MNO2。作為鉭電容的固體電解質(zhì)，其分解溫度是210-250度，化學(xué)方程式如下：
高溫
MN（NO3）2=MNO2+2NO2
在固體鉭電容的生產(chǎn)過程中，如果工藝參數(shù)控制不到位，就會造成MN（NO3）2分解殘留。在元件貼裝回流時(shí)，殘留的MN（NO3）2進(jìn)一步分解，釋放出NO2氣體，元件外面包裹的一層環(huán)氧樹脂屬于高分子鏈材料，厚度只有0.5MM，分子間的空隙足以通過NO2氣體分子。因此，從固體鉭電容元件制造工藝可以看出，如果殘留MN（NO3）2，在210-250度時(shí)就會分解釋放出NO2氣體，而回流焊的溫度恰好符合MN（NO3）2的分解溫度。所以，一旦有MN（NO3）2殘留，過爐后就會分解釋放出NO2氣體，直至殘留的MN（NO3）2完全分解為止?；谝陨戏治鑫覀冋J(rèn)為，回流過程中鉭電容吹出的并不是業(yè)界普遍認(rèn)為的水蒸氣，而是NO2氣體。
由于鉭電容加工過程中工藝控制不到位，造成了MN（NO3）2殘留，在回流加熱過程中生成NO2氣體。因?yàn)镸N（NO3）2分解產(chǎn)生NO2的溫度是210-250度，因此，普通的高溫烘烤無法解決鉭電容的“吹氣”問題。當(dāng)元件先過一次爐時(shí)，殘留的MN（NO3）2基本分解完畢，此時(shí)再貼裝鉭電容，就不會再有“吹氣”現(xiàn)象發(fā)生了。
由此我們認(rèn)為，鉭電容的“吹氣”問題很大程度上是鉭電容制造商工藝控制問題造成的。
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和相關(guān)機(jī)理分析，我們可以得出如下結(jié)論：
1、SMT回流過程中造成鉭電容周邊小元件少件、移位和立碑等缺陷的原因是鉭電容在回流過程中“吹氣”所導(dǎo)
致，傳統(tǒng)的“風(fēng)墻效應(yīng)”說法不成立；
2、鉭電容回流過程中釋放出的氣體是MN（NO3）2分解出的NO2氣體。
基于以上分析，解決鉭電容在SMT加工過程中“吹氣”問題的建議如下：
PCB設(shè)計(jì)上，盡量避免在鉭電容周圍特別是長邊兩側(cè)近距離布置小元件。