文档介绍：“曼哈顿”现象的成因与防止措施

史建卫 1,2，何鹏 1，钱乙余 1，刘世勇 2

图 1 “曼哈顿”现象“曼哈顿”现象产生的根本原因是元件两端受力不平衡所致，当印刷焊膏在焊
盘上时，根据能量最小原理，熔化之后它会自动缩小表面积，减小系统能量。如
果想增加其表面积，那么就要把内部分子移到表面上来，这就会增加表面能。当
焊膏润滑铺展时，所增加的自由表面能为：
A=average(Fs –Fv)·N[1] （1）
其中：average(Fs –Fv)表示表面自由能Fs与体积自由能Fv平均差，N是熔融焊膏
表面的分子总数。
把上式改写：
σ=(Fs –Fv)·n1 （2）
其中：σ表示增加每1㎝2表面所作的功，称之为表面张力；n1表示每1㎝2表面所
含有的分子数。
为了方便起见，上式可写为：
σ=F/S （3）
其中：F表示自由能的变化，S表示表面积的变化。
当放置一元器件时，熔融焊膏的表面就会在靠近元器件端部的部位爬升并发
生弯曲，由拉普拉斯方程可得液面附加压力：
Padd =2σH （4）
其中：H＝½(1/R1 + 1/R2)。显然，暴露的表面积不再是1cm2，表面张力也相应
的成比例减小。如果元器件两端熔融焊膏的弯曲程度不一样，那么附加压力就不
一样，表面张力也会不同，“曼哈顿”现象就会产生。
“曼哈顿”现象的因素
除了表面张力的影响外，在实际生产工艺中，“曼哈顿”现象的产生还与众多
因素有关。元器件实际受力模型[2]如图2所示。

图 2 元器件实际受力模型

其中：T1＝Mgdcos（α+β）元器件重力
T2＝γωcos（α/2）元件下端溶化焊膏的表面张力
T3＝γHsin（α+δ）元器件端部圆角处表面张力
T4＝LHρgdcos（α+β）惰性气体凝聚物的浮力
T5＝Adcos（α+β）焊膏的粘结力
T6＝Mvdcos（α+β）传输振动产生的力
T7＝Lhρgdcos（α