深度解析SMT回流焊制程中鉭電容吹氣（放屁）機(jī)理

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(guò)程中，此電阻印錫和爐前貼片正常，過(guò)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(wú)異常（如圖3所示）。

1、因?yàn)檫^(guò)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(méi)有改變，因此可確定不良不是由回流爐內(nèi)熱風(fēng)吹動(dòng)引起的，所謂的“風(fēng)墻效應(yīng)”的說(shuō)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(guò)爐后不良消失，說(shuō)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(wú)法改變鉭電容的這種狀態(tài)，也就無(wú)法有效地解決“吹氣”的問(wèn)題；

4、通過(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(guò)陽(yáng)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(yáng)極基體設(shè)計(jì)——成型燒結(jié)——氧化膜形成——被覆

MNo2——封裝。

通過(guò)對(duì)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(yáng)極氧化膜TA2O5表面被覆的一層電解質(zhì)。

在實(shí)際的加工過(guò)程中，MNO2層是通過(guò)MN（NO3）2的熱分解而得到的，其過(guò)程是將TA2O5的陽(yáng)極基體沒(méi)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(guò)程中，如果工藝參數(shù)控制不到位，就會(huì)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(guò)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(huì)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(guò)爐后就會(huì)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(guò)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(guò)程中工藝控制不到位，造成了MN（NO3）2殘留，在回流加熱過(guò)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(wú)法解決鉭電容的“吹氣”問(wèn)題。當(dāng)元件先過(guò)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(huì)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(wèn)題很大程度上是鉭電容制造商工藝控制問(wèn)題造成的。

通過(guò)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(guò)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(guò)程中“吹氣”所導(dǎo)

致，傳統(tǒng)的“風(fēng)墻效應(yīng)”說(shuō)法不成立；

2、鉭電容回流過(guò)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(guò)程中“吹氣”問(wèn)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(zhǎng)邊兩側(cè)近距離布置小元件。

SMT生產(chǎn)過(guò)程中一旦產(chǎn)生鉭電容“吹氣”問(wèn)題，可以通過(guò)將鉭電容過(guò)回流爐后再貼裝的方法加以解決。