波峰焊過爐載具托盤是波峰焊工藝中的核心工裝,其設(shè)計和使用直接決定了焊接良率和效率。它遠比回流焊托盤復(fù)雜和關(guān)鍵。
為了清晰理解其核心,我們先將其與回流焊托盤進行對比:
特性維度回流焊托盤波峰焊載具托盤核心使命支撐與均熱,防止PCB受熱變形。遮蔽與保護,控制焊錫只接觸到需要焊接的通孔引腳。工作環(huán)境高溫?zé)犸L(fēng)(~260°C)高溫液態(tài)焊錫波(~260-280°C) + 助焊劑噴霧 + 熱風(fēng)預(yù)熱與PCB關(guān)系托著PCB底部,大面積鏤空。緊密包裹PCB,通常為上下蓋結(jié)構(gòu),僅暴露需要焊接的引腳區(qū)域。材料核心要求耐高溫、低熱變形、導(dǎo)熱好。極端耐錫蝕、耐高溫不變形、絕熱性好。關(guān)鍵特征支撐柱、定位柱、大面積鏤空。精密開窗、密封邊、耐高溫密封條、重型鎖扣。設(shè)計重點熱風(fēng)流通性、支撐防變形。錫流動力學(xué)、窗口防陰影、助焊劑排氣、長效密封。一、核心功能與作用選擇性焊接:通過精密設(shè)計的“窗口”,只讓需要焊接的通孔元件引腳或SMT焊盤(特定設(shè)計下)接觸熔融焊錫波,這是其最根本的功能。
保護已裝配元件:防止已經(jīng)完成SMT焊接的元件(在PCB另一面或同一面)在過波峰時被二次熔化、沖走或橋連。
保護非焊接區(qū)域:保護金手指、連接器、測試點、螺絲孔等不允許沾錫的區(qū)域。
防止PCB變形:對于薄板或大板,托盤提供剛性支撐,防止其在預(yù)熱和焊接過程中變形。
承載與傳送:為各種形狀的PCB提供標(biāo)準(zhǔn)化的載體,使其能在波峰焊機的導(dǎo)軌上平穩(wěn)傳輸。
輔助工藝:部分設(shè)計會集成盜錫焊盤,用于消除橋連;或設(shè)計導(dǎo)流槽,引導(dǎo)錫流。
二、材料選擇(幾乎解:合成石)
波峰焊載具的材料必須能承受嚴(yán)酷的環(huán)境:
耐高溫:長期接觸260-280°C高溫不變形。
耐錫蝕:抵抗熔融錫鉛/無鉛焊錫的侵蝕和粘連。
絕熱性好:減少焊錫爐的熱量散失,穩(wěn)定工藝。
尺寸穩(wěn)定:低吸濕率,低熱膨脹系數(shù),保證窗口精度長久不變。
機械強度高:能承受頻繁的機械壓合和傳送。
合成石是滿足以上所有要求的選擇,已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):
優(yōu)點:的耐錫蝕性、出色的尺寸穩(wěn)定性、的絕熱性、易于機加工、防靜電。
常用型號:如FR770(紅色)、FR906(黑色)等。
其他材料:
鈦合金:性能,但價格極其昂貴,僅用于特殊場合。
鋁合金:需要表面做特殊防錫粘涂層(如特氟龍涂層),但涂層易磨損,壽命短,已很少使用。
三、典型結(jié)構(gòu)與設(shè)計要點
一個標(biāo)準(zhǔn)的波峰焊載具托盤通常是“夾心餅干”式結(jié)構(gòu):
底板:
承載PCB的主體,通常較厚(10-20mm)。
開有與PCB上需要焊接的引腳位置對應(yīng)的“窗口”。
設(shè)計有定位銷孔,用于與上蓋定位。
上蓋(壓蓋):
用于壓緊PCB,并配合底板形成密封。
開有更大的窗口以避讓已焊的SMD高大元件,或設(shè)計成框架式。
裝有鎖扣機構(gòu)(如重型彈簧鎖扣、球頭鎖扣)和耐高溫硅膠密封條,確保過爐時焊錫和助焊劑不會滲入。
精密開窗設(shè)計(靈魂所在):
形狀與大小:窗口通常比焊盤或引腳周圍大0.5-1.5mm,確保錫波能順利接觸并形成良好焊點,同時留有工藝余量。
方向性:窗口形狀需考慮錫流方向,通常設(shè)計成淚滴形或橢圓形,引導(dǎo)錫流順暢通過,防止在元件引腳后方形成“陰影區(qū)”(缺焊)。
排氣設(shè)計:窗口不能是完全封閉的孔,需要有讓熱空氣和助焊劑氣體排出的通道。
定位系統(tǒng):
使用直徑匹配的定位銷確保PCB在底板上的位置準(zhǔn)確。
使用臺階銷或支撐柱來支撐PCB,使其與底板窗口保持正確的高度。
密封與防呆:
密封條需耐高溫、彈性好,確保夾緊后能有效密封。
設(shè)計物理防呆(如不對稱定位銷),防止PCB或上蓋放錯方向。
四、工作流程與維護
工作流程:
準(zhǔn)備:打開上蓋鎖扣,清潔載具和密封條。
裝板:將PCB準(zhǔn)確放入底板的定位銷上。
合蓋:蓋上上蓋,確保所有鎖扣牢固壓緊。
過爐:將載具放入波峰焊機傳送帶,經(jīng)歷助焊劑噴涂 -> 預(yù)熱 -> 波峰焊接 -> 冷卻。
卸板:出爐冷卻后,打開鎖扣,取出焊接好的PCB。
關(guān)鍵維護:
每日清潔:使用專用清洗劑和銅刷清除窗口和表面的焊錫渣和助焊劑結(jié)垢,這是保證焊接質(zhì)量和窗口通透性的必須操作。
定期檢查:
檢查密封條是否老化、破損,及時更換。
檢查鎖扣機構(gòu)是否失效。
檢查定位銷是否磨損、松動。
檢查載具本體有無嚴(yán)重變形或開裂。
存儲:應(yīng)豎直或平放于專用架子上,避免重壓導(dǎo)致變形。
