一、它是什么?PCB過(guò)爐回流焊治具是一個(gè)根據(jù)特定PCB板的尺寸、形狀和元件布局,量身定制的高精度工裝托盤(pán)。通常由耐高溫材料(如合成石、鋁硅酸鹽)制成,通過(guò)CNC精密加工出各種定位柱、支撐柱和避讓孔。
二、它的核心作用是什么?為什么需要這個(gè)“保護(hù)神”?因?yàn)榛亓骱笭t內(nèi)部是高溫、充滿(mǎn)熱風(fēng)沖擊的環(huán)境,PCB板和元件面臨諸多挑戰(zhàn)。治具的作用就是解決這些挑戰(zhàn):
防止板彎板翹:
對(duì)象:薄板(通常厚度 < 1.6mm)、大尺寸板或?qū)訅翰粚?duì)稱(chēng)的板。
原因:在回流焊的升溫過(guò)程中,PCB會(huì)吸收熱量。如果板子受熱不均或本身強(qiáng)度不夠,就會(huì)發(fā)生扭曲變形。
治具的作用:提供一個(gè)平坦、堅(jiān)固的支撐平臺(tái),從底部牢牢托住整個(gè)PCB,有效抵抗熱應(yīng)力,防止變形。
保護(hù)已焊接元件:
對(duì)象:雙面板的生產(chǎn)。
原因:當(dāng)焊接第二面(B面)時(shí),面(A面)已經(jīng)焊接好的較重或較大的元件(如連接器、電解電容、屏蔽罩)會(huì)朝下懸空。在重力和爐內(nèi)強(qiáng)熱風(fēng)的共同作用下,這些元件極易脫落或移位。
治具的作用:在治具上對(duì)應(yīng)A面大型元件的位置,雕刻出的凹陷或支撐面,在過(guò)爐時(shí)將這些元件穩(wěn)穩(wěn)托住,防止其掉落。
承載與固定異形板和軟板:
對(duì)象:尺寸極小的PCB、形狀不規(guī)則的PCB(如圓形、多邊形)以及柔性電路板。
原因:這些板子無(wú)法直接放置在SMT生產(chǎn)線的傳送帶上。
治具的作用:治具作為一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)尺寸的載體”,將不規(guī)則的小板固定在其中,使其能夠順利地進(jìn)行全自動(dòng)的錫膏印刷、貼片和回流焊流程。
實(shí)現(xiàn)局部焊接與熱屏蔽:
對(duì)象:板上有不耐高溫的部件(如塑膠接頭、已編程的模塊)或需要保護(hù)的區(qū)域(如金手指)。
原因:這些區(qū)域不希望經(jīng)歷二次高溫或沾染錫膏。
治具的作用:治具可以設(shè)計(jì)成選擇性開(kāi)窗,只暴露需要焊接的焊盤(pán)區(qū)域,而將其他區(qū)域遮蓋起來(lái),起到隔熱、防錫膏污染的作用。
三、治具通常用什么材料制造?材料的選擇至關(guān)重要,必須滿(mǎn)足耐高溫、低熱膨脹、高強(qiáng)度和良好的尺寸穩(wěn)定性。
1. 合成石:
特點(diǎn):目前最主流、綜合性能的選擇。由玻璃纖維和耐高溫環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合而成。
優(yōu)點(diǎn):耐高溫(>260℃)、熱膨脹系數(shù)極低(高溫下幾乎不變形)、高強(qiáng)度、壽命長(zhǎng)、絕緣性好。
適用性:適用于絕大多數(shù)無(wú)鉛焊接工藝,是高精度和高可靠性生產(chǎn)的。
2. 鋁硅酸鹽復(fù)合材料:
特點(diǎn):新興的高端材料。
優(yōu)點(diǎn):尺寸穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性非常好(有助于板子受熱均勻)、重量輕。
缺點(diǎn):成本。
適用性:對(duì)精度和熱均勻性有要求的領(lǐng)域,如軍工、航空航天、高端通信。
3. 玻纖樹(shù)脂:
特點(diǎn):成本較低的替代方案,材料與普通PCB基材類(lèi)似。
優(yōu)點(diǎn):便宜、易加工。
缺點(diǎn):長(zhǎng)期在高溫下使用易變黃、分層,壽命較短。
適用性:打樣、小批量或過(guò)爐次數(shù)不多的有鉛工藝。
四、治具的設(shè)計(jì)與制造要點(diǎn)一個(gè)合格的治具需要考慮以下設(shè)計(jì):
定位孔/銷(xiāo):確保PCB能地放入治具,沒(méi)有位移。
支撐柱/面:均勻地支撐PCB板面,并在關(guān)鍵元件下方提供支撐。
開(kāi)窗:暴露出所有需要焊接的焊盤(pán)和元件,窗口通常比焊盤(pán)區(qū)域大一點(diǎn)點(diǎn)以確保無(wú)遮擋。
避讓槽/孔:為板子上凸起的部分或測(cè)試點(diǎn)留出空間,防止干涉。
工具孔:方便操作員拿取和放置治具。
材料厚度:通常與PCB板厚度和元件高度相匹配。
總結(jié)PCB電路板過(guò)爐回流焊治具是現(xiàn)代SMT高密度、高復(fù)雜度組裝中不可或缺的工藝裝備。它雖然不直接參與電路功能,但卻是保障生產(chǎn)良率、產(chǎn)品可靠性和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。無(wú)論是為了防止雙面板元件脫落,還是為了保證薄板不變形,亦或是為了實(shí)現(xiàn)異形板的自動(dòng)化生產(chǎn),都離不開(kāi)這個(gè)精密的“定制保護(hù)神”。
