一、 核心原理:防浮高壓蓋是如何工作的?
傳統的波峰焊治具只是一個承載板,而防浮高壓蓋則在傳統治具基礎上增加了可活動的上蓋。其解決浮高的原理是:
物理壓制:在PCB經過波峰焊的整個過程中,壓蓋始終從上方牢牢壓住元器件本體(特別是IC、連接器、大型電解電容等),提供持續向下的壓力。
抵消浮力:這個向下的壓力直接對抗熔融錫料產生的向上浮力和錫流沖擊力,使元器件的引腳或焊端無法脫離焊盤,被牢牢固定在預定位置上。
防止歪斜:同時,壓蓋的定位槽也限制了元器件在水平方向上的移動,從而避免了因錫流沖擊導致的歪斜、旋轉和移位。
二、 如何實現“徹底解決”?—— 系統性的方案
僅僅有一個壓蓋是不夠的。要徹底解決問題,需要做到以下幾點:
1. 治具設計與制造是根基(最關鍵的一步)
的型腔設計:
壓合面設計:壓蓋與元器件接觸的部分必須經過精密計算。壓力要均勻,既要保證足夠克服浮力,又不能過大導致元器件損壞(如芯片裂紋)或將錫膏擠壓到非焊接區域。
避讓設計:壓蓋必須完美避開不需要壓制的部分,如:Already placed components (已貼片元件)、測試點、定位孔、卡槽等。這通常需要通過3D軟件(如SolidWorks)進行的組件裝配分析。
散熱設計:大型IC壓蓋會阻礙熱量傳遞,可能導致焊接不良。因此,壓蓋上對應IC底部的位置需要設計散熱孔或槽,允許熱風和錫波熱量有效傳遞,確保焊點質量。
材料選擇:
治具基板通常采用鋁合金(輕便、散熱好)或合成石(隔熱性好,防止板翹)。
壓蓋本身通常采用鋁合金或工程塑料(如PEEK、PI)。塑料更輕,且不會劃傷元器件表面,但耐用性和散熱性不如金屬。對于超大型/重型元件,金屬壓蓋更可靠。
公差與精度:治具和壓蓋的加工精度必須非常高(通常要求在±0.05mm以內),確保壓蓋能輕松開合,且壓合位置無誤。
2. 波峰焊工藝參數優化(與治具協同工作)
即使有完美的治具,工藝參數設置不當也會導致問題。
預熱溫度和時間:充足的預熱能有效助焊劑,蒸發溶劑,減少錫波沖擊時產生的氣體和飛濺,從而從源頭上減少導致元件浮高的“氣爆”現象。
錫波高度:錫波高度不宜過高。過高的錫波會產生過強的沖擊力和浮力,增加壓蓋的負擔。通常建議錫波高度控制在板厚的1/2到2/3之間,并微微接觸壓蓋底部為佳。
傳送角度與速度:
角度:適當的傳送角度(通常5°-7°)有助于焊點脫離,減少掛錫,也能讓氣體更容易排出。
速度:速度過快,焊接時間不足;過慢則過熱。需要找到平衡點,確保焊點質量的同時,讓壓蓋有足夠的時間穩定元件。
助焊劑管理:助焊劑噴涂量過多或活性太強,會產生過多氣體,增加浮高風險。應優化噴涂量,確保均勻覆蓋即可。
3. PCB與元器件設計(DFM-可制造性設計)
這是問題的源頭,必須在設計階段介入。
焊盤設計:元器件的焊盤設計應對稱,避免因表面張力不平衡導致的“立碑”或浮高。
元件選型:優先選擇本體重量較大的元件,其自身重力就能幫助抵抗一部分浮力。
布局設計:盡量避免將高大、密集的接插件等容易浮高的元件集中放置在同一個區域,這會給治具壓蓋的設計帶來困難。
4. 操作與維護(保證持續有效性)
定期清潔:定期清理治具上的助焊劑殘留和錫渣,防止這些雜質影響壓蓋的平整度和閉合精度。
日常檢查:每次使用前檢查壓蓋的鉸鏈、鎖扣是否靈活,壓合面是否有磨損或變形。磨損的壓蓋會失去壓緊力,必須及時更換或維修。
正確放置:操作員必須接受培訓,確保PCB和元件放置到位后,再合上壓蓋并鎖緊。
