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浮高”是指PCB在焊接過程中,由于各種原因未能與治具的支撐面完全貼合,導(dǎo)致PCB局部被抬升的現(xiàn)象。這會造成一系列嚴(yán)重質(zhì)量問題:
焊點(diǎn)虛焊/假焊:引腳與焊盤間隙過大,焊料無法良好連接。
連錫/橋接:元件浮起,引腳脫離阻焊層,焊錫容易流動造成短路。
元件插裝困難:連接器等需要精準(zhǔn)定位的元件無法安裝到位。
焊點(diǎn)高度不一致:影響產(chǎn)品可靠性和電氣性能。
這是一個(gè)系統(tǒng)性工程,需要從治具設(shè)計(jì)、材料選擇、PCB設(shè)計(jì)、日常管理和操作流程等多個(gè)維度進(jìn)行綜合治理。

一、 浮高的根本原因分析
要解決問題,首先必須精準(zhǔn)定位原因:
治具方面:
支撐柱/塊磨損:長期使用后,支撐點(diǎn)被壓縮、磨損或沾上錫渣,導(dǎo)致高度不一致。
定位柱/銷松動或磨損:無法精確固定PCB位置,PCB可以上下晃動。
治具本體變形:因長期受熱(熱疲勞)或機(jī)械應(yīng)力,治具基板(如合成石)發(fā)生翹曲。
壓扣(壓棒)力度不足或失效:無法提供足夠的下壓力將PCB壓平。
支撐點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理:支撐點(diǎn)數(shù)量不足、位置不當(dāng)(如支撐在板子薄弱或易變形區(qū)域)。
PCB方面:
PCB本身翹曲:來料PCB就存在不平整現(xiàn)象,超出治具矯正能力范圍。
板材厚度不均:PCB本身制造公差問題。
元件布局和重量不均: heavy components(如大電解電容、變壓器)集中在某一區(qū)域,在過錫爐時(shí)受熱和波峰沖擊力影響,更容易被抬起。
工藝與操作方面:
放置PCB操作不規(guī)范:員工未將PCB完全放置到位或未壓緊壓扣。
治具清潔不到位:支撐柱頂部的錫渣、樹脂等殘留物相當(dāng)于墊高了PCB。
波峰焊參數(shù)不當(dāng):預(yù)熱或錫爐溫度過高,加劇PCB和治具的熱變形;波峰高度或角度不合理,沖擊力過大。

二、 系統(tǒng)性解決方案(防浮高組合拳)
1. 治具設(shè)計(jì)與制造優(yōu)化(治本之策)
這是最核心、最有效的解決方案。
增加支撐點(diǎn)數(shù)量與優(yōu)化布局:
在PCB空白區(qū)域,尤其是無元件面,盡可能多地增加支撐柱/塊。
重點(diǎn)加強(qiáng)在連接器、大型元件(BGA屏蔽罩、變壓器附近)和板邊易變形區(qū)域的支撐。遵循“在需要的地方支撐,在能支撐的地方支撐”的原則。
使用金字塔形、網(wǎng)格狀或條狀的支撐結(jié)構(gòu),比單一圓柱形支撐更穩(wěn)定,抗變形能力更強(qiáng)。
采用防浮高專用壓扣系統(tǒng):
優(yōu)點(diǎn):壓力穩(wěn)定,自適應(yīng)強(qiáng),效果極佳。
應(yīng)用:特別適用于有大型連接器、BGA底部或板邊易浮高的區(qū)域。
彈簧壓棒(Spring Loaded Pressure Bars):這是解決浮高的王牌手段。它通過內(nèi)部彈簧提供持續(xù)、恒定且可調(diào)的下壓力,能自動補(bǔ)償PCB和治具的微小變形及熱脹冷縮,確保整個(gè)過爐過程中PCB始終被緊緊壓住。
強(qiáng)力磁性壓棒(Magnetic Latches):提供比普通手動壓扣更大的鎖緊力,操作也更快捷。
確保所有壓扣壓緊后,受力均勻,避免因單點(diǎn)壓力過大導(dǎo)致PCB新的變形。
提升定位精度:
使用不銹鋼材質(zhì)的定位銷,更耐磨,壽命更長。
采用錐形定位銷(Tapered Pins)或 Diamond Pins,便于PCB放入,并能消除孔與銷之間的間隙,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位,防止水平移動帶來的垂直方向松動。
選用高質(zhì)量治具材料:
基板選用高性能合成石(如FR-5、FR-6),其熱膨脹系數(shù)低,耐高溫性能好,不易變形。
支撐柱、壓棒等金屬件選用高強(qiáng)度、耐腐蝕的不銹鋼材料。
2. 工藝與操作流程標(biāo)準(zhǔn)化(重要保障)
嚴(yán)格的治具日常維護(hù)(TPM):
建立治具清潔周期:定期使用專門工具(如銅刷、吸塵器)清理支撐柱頂部的錫渣和助焊劑殘留。
定期檢查與校準(zhǔn):用量具(如高度規(guī)、塞尺)定期檢測治具關(guān)鍵支撐點(diǎn)的高度是否一致,檢查壓扣的彈力和鎖緊功能是否完好,檢查治具基板是否平整。
損壞治具立即停用并送修。
規(guī)范上料操作:
制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序(SOP),要求操作員在放置PCB后,必須確認(rèn)所有壓扣都已壓緊到位,并可用手輕推關(guān)鍵元件確認(rèn)無松動。
對來料PCB進(jìn)行翹曲度抽檢,標(biāo)準(zhǔn)通常遵循IPC-A-600(如最大翹曲度≤0.75%)。
優(yōu)化波峰焊工藝參數(shù):
在保證焊接質(zhì)量的前提下,適當(dāng)降低預(yù)熱和錫爐溫度,減少熱應(yīng)力。
調(diào)整波峰高度、傳送帶速度和角度,減少錫流對PCB和元件的沖擊力。

3. 與PCB設(shè)計(jì)和供應(yīng)鏈的協(xié)同(源頭預(yù)防)
DFM(可制造性設(shè)計(jì))反饋:
與客戶或設(shè)計(jì)部門溝通,在PCB布局時(shí),在元件面(Top Side)大型元件(如連接器)周圍預(yù)留支撐區(qū)域(禁止布線區(qū)),以便治具可以在其正對面(Bottom Side)設(shè)置支撐點(diǎn)。
建議在PCB上增加工藝邊,便于治具設(shè)計(jì)更多的支撐和壓緊點(diǎn)。
評估PCB板材質(zhì)量,選擇Tg值較高、更不易變形的板材。
總結(jié)與建議
解決波峰焊治具浮高問題,需要一個(gè)系統(tǒng)性的方法:
解決方案維度
具體措施
效果
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