Efecto lápida (tombstoning o efecto Manhattan): causas, detección y prevención

El efecto lápida (tombstoning), también llamado efecto Manhattan o efecto puente levadizo (drawbridging), es un defecto de reflujo en el que un componente chip pequeño de dos terminales, normalmente una resistencia o un capacitor, se levanta de un pad y queda parado sobre su otro extremo. La terminación levantada no tiene conexión de soldadura, así que el circuito queda abierto aunque el componente parezca estar en la tarjeta.

¿Qué causa el efecto lápida?

El efecto lápida ocurre cuando la soldadura de un extremo del chip se funde y moja antes que la del otro extremo. La tensión superficial del lado fundido jala su terminación y, en un componente ligero como un chip 0402 o 0201 (tamaños imperiales), esa fuerza basta para girar el componente hasta dejarlo vertical. Cualquier cosa que haga desiguales los dos extremos puede iniciarlo:

• Pasta de soldadura: volumen de pasta desigual en los dos pads, o un depósito desplazado de modo que una terminación queda sobre más pasta que la otra.
• Stencil: aperturas asimétricas, o una apertura parcialmente tapada que deja con poca pasta a un pad.
• Perfil de reflujo: una rampa rápida a través del punto de fusión, de modo que un extremo alcanza liquidus mucho antes que el otro, y ninguna etapa de estabilización (soak) que iguale las temperaturas de la tarjeta.
• Colocación: un desplazamiento en X o Y hacia un pad, o una fuerza de colocación baja que deja el componente apoyado sobre la pasta en lugar de asentado en ella.
• Diseño de componentes y pads: un pad conectado a un plano grande de cobre sin alivio térmico, una vía en un solo pad, pads de tamaño desigual o una separación entre pads demasiado ancha para la longitud de la terminación. Una mala soldabilidad en una terminación tiene el mismo efecto.

El efecto lápida está muy relacionado con el desplazamiento y giro de componentes: el mismo desequilibrio que para un chip sobre un extremo a menudo solo lo arrastra hacia un lado.

¿Cómo se detecta el efecto lápida?

La inspección manual encuentra fácilmente un 0603 totalmente levantado, pero un 0201 parcialmente levantado es difícil de ver sin aumento.

La SPI no puede ver una lápida, pero mide la causa más común: un desequilibrio de volumen o área entre los dos pads de un chip. Dar seguimiento al balance entre pads en pasivos pequeños es una de las verificaciones de SPI más útiles para este defecto.

La inspección óptica automatizada (AOI) 2D ve un chip parado como un cambio en la huella del cuerpo, un pad desnudo en un extremo y un reflejo inusual de la terminación vertical. Un componente levantado solo unos cuantos grados es más difícil de juzgar en una imagen desde arriba. La AOI 3D mide altura, así que un extremo levantado se convierte en un escalón medido en lugar de una inferencia a partir del sombreado. La AXI rara vez es necesaria, ya que las lápidas son visibles desde arriba.

En la cobertura de inspección de DaoAI, el efecto lápida forma parte del punto 02, Colocación, orientación y polaridad, junto con el billboarding (un chip apoyado sobre su costado) y el desplazamiento en X/Y. La autoprogramación con IA incluye el efecto lápida entre las verificaciones de componentes que genera a partir de una tarjeta patrón (golden board), así que los pasivos pequeños quedan cubiertos sin enseñar cada encapsulado a mano. En las máquinas 3D de DaoAI, el punto 04 también mide la altura de los componentes y detecta cuerpos levantados o inclinados.

Cómo prevenir el efecto lápida

El efecto lápida es un problema de equilibrio: ambos extremos del chip necesitan la misma pasta, el mismo calor y los mismos tiempos. Si se repite en los mismos designadores, revise primero el diseño de los pads y el perfil.

Algunas líneas ven más efecto lápida en chips muy pequeños con reflujo en nitrógeno, porque el mojado es más rápido y tolera menos el desequilibrio. Si el defecto apareció después de cambiar a nitrógeno, pruebe el perfil en ambas atmósferas.

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Preguntas frecuentes

¿Por qué al efecto lápida se le llama efecto Manhattan?

Una tarjeta con muchos chips parados sobre un extremo parece un horizonte de edificios altos, lo que le dio al defecto el nombre de efecto Manhattan. También se le llama efecto puente levadizo (drawbridging), porque el componente se levanta desde un extremo como un puente levadizo.

¿Qué componentes son más propensos al efecto lápida?

Los más propensos son los chips pequeños y ligeros de dos terminales, como resistencias y capacitores 0402, 0201 y 01005. Su baja masa hace que la tensión superficial en una terminación pueda superar fácilmente el peso del componente.

¿Cuál es la diferencia entre el efecto lápida y el billboarding?

Un chip con efecto lápida queda vertical sobre un extremo, con una terminación fuera de su pad. Un chip con billboarding queda acostado sobre su lado largo, así que ambas terminaciones pueden estar soldadas, pero el componente está girado 90° sobre su canto.

¿Puede la AOI detectar un chip parcialmente levantado?

La AOI 2D lo detecta una vez que el levantamiento cambia lo suficiente la imagen, por ejemplo al dejar expuesto el pad desnudo o al cambiar el contorno del cuerpo. La AOI 3D mide directamente la diferencia de altura entre los dos extremos, lo que facilita confirmar levantamientos pequeños.