随着表面安装元件使用的增加，已经促使许多用户修改了他们的装配工艺和印刷电路板规格。特别是，由于出色的电气性能，钽贴片电容器在计算机、通信和消费类电子产品领域获得了广泛使用。本文主要介绍表面安装钽贴片电容器的安装基本原则。

一般来说，电容器与PCB之间的连接可以用传统的焊接技术如：气相、红外回流，波峰焊接和热盘方法。本文没有介绍烙铁焊接，因为它的温度和时间都很难控制。

焊盘的几何形状

正确的安装焊盘几何形状对于成功的焊接是非常重要的。焊盘的尺寸对焊接工艺高度敏感，因此应该根据不同的工艺进行设计，使由于不可接受的焊料桥接所带来的元件返修率最小化。

本文介绍的焊盘形状适合波峰焊接技术和回流焊接技术。其设计目的是试图为电路板设计者提供一个新的起点，如果有必要的话，设计师也可以在焊接工艺或电路板设计特性的基础上，进行进一步的完善。

理想的焊盘应该有一个理想的焊接圆角、一个令人满意的将元件安装到PCB的电气连接方案和一个合理的处理焊接和随后应用压力的机械构造。

应该记住，每个装配操作都依赖于制造误差(基板本身误差和在安装设备上放置基板的误差、机器本身的误差等)。我们估计总误差e的绝对值为0.010"。

回流焊接的焊盘布局

焊盘宽度“A”等于元件连接加上整个系统的总误差宽度(e=0.010")：基板和焊盘的制造、基板在设备上的支撑系统、校准、芯片安装的可重复性等。

焊盘总长度“D”等于元件加上“E”区域的长度，对焊盘圆角的形成很重要。这里我们要考虑系统的容错“e”。在回流过程中，元件倾向于放在焊盘的中心，所以有些用户不考虑系统的容错。

“D(最小)”代表没考虑容错“e”因子和“D(正常)”的尺寸。焊盘间的距离“C”是必须保留的非常关键的尺寸；如果没有，就会发生“元件竖立”。如果必须要改变焊盘的大小，“C”的尺寸必须保持相同的。

在可应用的EIA标准里，有一些关于“E”区域的介绍，焊盘外面的部分用于形成焊接角 (0.197"≤E≤0.039")。对于“D(最小)”值，我们选择“E1”=0.197"，对于“D(正常)”值选择“E2”=0.039"。

焊盘设计中的计算公式如下：
    A(Min.)=Tw(Max.)+2e
    B(Min.)=[D(Min.)-C]/2
    B(Nom.)=[D(Nom.)-C]/2
    C      =L(Nom.)-2P(Nom.)-e
    D(Min.)=L(Max.)+2E1
    D(Nom.)=L(Max.)+2E2+e
    E(Min.)=[D(Min.)-L(Max.)]/2
    E(Nom.)=[D(Nom.)-L(Nom.)]/2

回流焊接工艺

常用的回流焊有两种工艺：气相回流焊和红外回流焊。这两个回流焊接工艺都需要在放置元件前使用焊膏。

焊膏沉积或被丝网印刷到应用状态的厚度通常等于0.008"。这个厚度和焊盘表面有关，决定着回流过程中产生桥接的焊剂的数量。回流的焊剂要足够，以得到一个理想的45^o焊接角。

选择焊膏时应该注意。金属的纯度应该和实际的一样高。助焊剂(在膏里面)必须有足够的活性，以便能在焊接热释放之前，消除金属化形成的氧化物。实际上，这是有帮助的，在焊接液化状态以下的温度时，可以通过延长焊接预热时间来实现。

气相回流焊接过程用碳氟化合物液体，煮沸产生一种蒸汽饱和气压，温度略高于液体沸点，并且足以进行回流焊接。

红外回流焊接过程用一个红外辐射源产生热能，并且通过对流(自然的或被迫的)实现的。在这样的一个系统里，加热时间依赖于材料表面和所有元件的热质量吸收系数。

红外箱里的元件的温度是不能精确定义的，测量温度时应该在电容器表面进行。小元件和大元件同时焊接时，温度应该达到+280^oC。对元件的温度起作用的参数有：时间和功率、元件的质量、元件的大小、基板的尺寸、表面的吸收系数、元件的密度、辐射源的波峰长度、辐射能量和对流能量的比率。

对于所有焊膏里的挥发溶剂，在助焊剂起作用之前，预热过程都是很必要的。预热达到了处理焊锡表面、元件终端和基板金属表面上的助焊剂作用。因此，我们推荐使用以下方法：
· 在应用焊膏前4小时，最低温度为+65^oC时，预热基板(除去基板上的所有潮气)。
· 如果进行双面安装，在完成第一面后不要清洁基板。因为这样会导致湿度太高，会影响第二面的焊接质量。
· 焊接角越小越好，元件终端的焊膏不要提的太高。
· 好的焊接角是由终端的一个合理湿度产生的(验证角来源于湿度)。
· 基板上零件的机械附着力主要由直接和基板相连的终端上焊料产生。

波峰焊接的焊盘布局

除了“A”尺寸以外，波峰焊接焊盘的设计和回流焊接的布局相似，其中“A”减少了2/3，因为元件完全浸在了焊锡中，这样就为焊接角提供了足够的材料。

为了限制装配过程中的机械应力，操作时应避免在元件终端区域有太多焊锡。热气流波焊接会帮助减少焊接角的尺寸。

焊接前应该粘住元件，在处理过程中是禁止移动的。“D”尺寸必须包含系统的容差。

波峰焊工艺的计算公式为：
    A(Min.)=(Tw(Max.)+2e)x0.67
    B(Min.)=[D(Min.)-C]/2
    B(Nom.)=[D(Nom.)-C]/2
    C      =L(Nom.)-2P(Nom.)-e
    D(Min.)=L(Max.)+2E1+e
    D(Nom.)=L(Max.)+2E2+e
    E(Min.)=[D(Min.)-L(Max).]/2
    E(Nom.)=[D(Nom.)-L(Nom.)]/2

波峰焊接过程

波峰焊接包括下面几个步骤：烘干、助熔、预热、焊接。

（1）烘干
烘干的目的是除去基板上的水气。这个步骤是可选的，是否需要应由前面的步骤来定，特别是要根据贮藏情况来定。

（2）助熔
操作的目的是改善熔湿程度，通过下面几步：金属部分脱氧、降低表面张力、防止基板在助溶剂处理和波峰焊接操作过程中被氧化。其中，助焊剂(松香，有机物和无机物)的选择决定了要用什么样的清洁溶剂。

（3）预热
这个步骤要实现：蒸发掉助焊剂里的挥发性物质，使助焊剂达到适当的激活温度，限制板上和元件上的热冲击。预热可以通过热气和红外处理来完成。

（4）焊接
SMT元件的焊接需要使用一个波，以确保元件间有足够焊锡量，并且使焊接角和桥接路径最小化。

我们的推荐如下：
· 基板和元件都需要预热。
· 不要使用通常用于有引线元件的板上的标准波。这些波对于表面安装元件的焊接板不是最优化的。
· 预热和波峰焊接间的温度梯度必须小于+100^oC。
· 终端必须同时有波通过。
· 最佳条件：从+240^oC到250^oC用3到5秒。
· 保证板上层面的温度不超过+150^oC。
· 不须升高温度就可改善可焊性。
· 不需增加时间就能提高可焊性。
· 不用升高温度就能减少焊接球或桥接径路。
· 经常检查波的曲线
· 波变化后立即用+275^oC的热空气在焊点上吹风，以最小化桥接路径并且减少焊接角的尺寸。当温度大约在+230^oC时将热空气施加到基板上。
· 将制冷速度控制在每秒2^oC到5^oC。

返工和修复技术

偶尔的返工和修复是需要的。例如：
（1）修复纠正太多的或不足的焊锡。
（2）重新排列元件，当元件发生错位时，在湿的焊膏里或湿的粘合剂里，甚至在焊接操作的过程中都会发生。
（3）因为放置错误或失败，要进行重放元件。

针对第一条和第二条，视觉检查的标准必须定义的非常精确。必须牢记下面几点：
（1）修复的风险是否比不修复的更大？
（2）修复过程一定能产生满足常规基础上的标准规格的产品。
（3）在你的工艺说明里是不能包括修复的。因为任何修复都只能是个例外。

加焊锡

如果焊锡不够，检查下面的原因：
（1）焊锡不足或焊膏丝印(回流焊接)不适当。
（2）由于托盘、其它元件、太近的元件引出端或焊接波的波动，在波峰焊接过程中对某个元件的引端造成了遮蔽。
（3）焊盘或终端不够湿润。

当然，也要使用一个有足够瓦特数的烙铁。一个好的判断方法就是控制回流焊接时间：少于1秒到1.5秒，说明烙铁尖的温度过高；超过3到3.5秒，说明烙铁尖的温度足，或者应用到电路板时就冷却了。因此，你最好使用一个温度可调的烙铁。将少量的助焊剂用到元件终端和焊盘的设计上(新一代合成物没有残渣，非常优越)。镀锡后，烙铁尖应该放置在远离元件的电路焊盘的边上。这个操作必须在1.5至3秒内完成。如果必须要将烙铁超过3秒，那么就要重新放置元件。焊锡应该加到焊接烙铁的尖上，并且从焊盘流到元件的终端。注意不要加太多焊锡。直接接触元件会导致损坏和随之引起的失效。

除去焊锡

桥接、溅污和焊接尖峰通常是焊锡太多引起的。关于焊接烙铁的介绍也能用到这：焊锡接头的时间不能超过3秒，不能碰到元件及其终端，可以用铜芯或真空焊泵移走多余的焊锡。使用热气喷嘴或其它复杂工具应该注意，不要把元件也带走了。

重新校准

应该很少这样做，因为通常会选择重新放置元件。如果在放置后熔化焊膏出现了不重合现象，很容易通过用一个真空喷嘴抬起零件进行纠正并且重新排列。但是更好的是，纠正贴片机、焊膏丝印方面问题的原因。

对于波峰焊接，一个对准错误更容易在粘合剂固化之前纠正。因为在那时，能将零件和大部分的粘合剂一起移走，可以增加新的粘合剂并且放置新零件。使用太多的粘合剂会导致明确的焊接缺陷(开路)。对于粘合剂固化以后出现的未对准错误，唯一的方法就是用一个新零件代替。

替换

这个操作必须在6秒内完成，以免破坏板上焊盘的布局。在移走一个元件的过程中，扭力和拉力被传到了焊盘上。也需要严格的温度控制。对于粘有粘合剂的零件，必须是第一次通过铜编织焊接灯芯或一个真空泵移走焊锡。在认真地清洁了基板后，用一个新零件替换。

清洁

安装后，元件和板通常都需要进行清洁。清洁的方法同传统的元件清洁方法相同，但是表面安装元件的几何结构或装配，使得清洁工作变得更困难。多数的元件(电阻或电容)不需要清洁，直接就可应用到板上。

通常用的溶剂有TES、TMS、Prelete、Chlorethane、Terpene和水性清洁物质。然而，我们建议不要将CFC/ODS产品用在这些器件生产上，要尽量避免使用含有亚甲氯化物或其它环氧基的溶剂，因为会腐蚀环氧封装物质。

当用超声波清洗时，如果输出功率太高，PCB板会发生共振。这样会导致破裂或终端粘附度下降。

标准测试

许多标准(特别是CECC、IEC、MIL)已经使用了适合表面安装元件的测试方法。Vishay Sprague通常采用这些和其它测试规范进行测试。如果需要更多的信息和帮助，请直接向Vishay Sprague代理商咨询，或访问http://www.vishay.com/company/brands/sprague/。