波峰焊过炉载具托盘是波峰焊工艺中的核心工装,其设计和使用直接决定了焊接良率和效率。它远比回流焊托盘复杂和关键。
为了清晰理解其核心,我们先将其与回流焊托盘进行对比:
特性维度回流焊托盘波峰焊载具托盘核心使命支撑与均热,防止PCB受热变形。遮蔽与保护,控制焊锡只接触到需要焊接的通孔引脚。工作环境高温热风(~260°C)高温液态焊锡波(~260-280°C) + 助焊剂喷雾 + 热风预热与PCB关系托着PCB底部,大面积镂空。紧密包裹PCB,通常为上下盖结构,仅暴露需要焊接的引脚区域。材料核心要求耐高温、低热变形、导热好。极端耐锡蚀、耐高温不变形、绝热性好。关键特征支撑柱、定位柱、大面积镂空。精密开窗、密封边、耐高温密封条、重型锁扣。设计重点热风流通性、支撑防变形。锡流动力学、窗口防阴影、助焊剂排气、长效密封。一、核心功能与作用选择性焊接:通过精密设计的“窗口”,只让需要焊接的通孔元件引脚或SMT焊盘(特定设计下)接触熔融焊锡波,这是其最根本的功能。
保护已装配元件:防止已经完成SMT焊接的元件(在PCB另一面或同一面)在过波峰时被二次熔化、冲走或桥连。
保护非焊接区域:保护金手指、连接器、测试点、螺丝孔等不允许沾锡的区域。
防止PCB变形:对于薄板或大板,托盘提供刚性支撑,防止其在预热和焊接过程中变形。
承载与传送:为各种形状的PCB提供标准化的载体,使其能在波峰焊机的导轨上平稳传输。
辅助工艺:部分设计会集成盗锡焊盘,用于消除桥连;或设计导流槽,引导锡流。
二、材料选择(几乎解:合成石)
波峰焊载具的材料必须能承受严酷的环境:
耐高温:长期接触260-280°C高温不变形。
耐锡蚀:抵抗熔融锡铅/无铅焊锡的侵蚀和粘连。
绝热性好:减少焊锡炉的热量散失,稳定工艺。
尺寸稳定:低吸湿率,低热膨胀系数,保证窗口精度长久不变。
机械强度高:能承受频繁的机械压合和传送。
合成石是满足以上所有要求的选择,已成为行业标准:
优点:的耐锡蚀性、出色的尺寸稳定性、的绝热性、易于机加工、防静电。
常用型号:如FR770(红色)、FR906(黑色)等。
其他材料:
钛合金:性能,但价格极其昂贵,仅用于特殊场合。
铝合金:需要表面做特殊防锡粘涂层(如特氟龙涂层),但涂层易磨损,寿命短,已很少使用。
三、典型结构与设计要点
一个标准的波峰焊载具托盘通常是“夹心饼干”式结构:
底板:
承载PCB的主体,通常较厚(10-20mm)。
开有与PCB上需要焊接的引脚位置对应的“窗口”。
设计有定位销孔,用于与上盖定位。
上盖(压盖):
用于压紧PCB,并配合底板形成密封。
开有更大的窗口以避让已焊的SMD高大元件,或设计成框架式。
装有锁扣机构(如重型弹簧锁扣、球头锁扣)和耐高温硅胶密封条,确保过炉时焊锡和助焊剂不会渗入。
精密开窗设计(灵魂所在):
形状与大小:窗口通常比焊盘或引脚周围大0.5-1.5mm,确保锡波能顺利接触并形成良好焊点,同时留有工艺余量。
方向性:窗口形状需考虑锡流方向,通常设计成泪滴形或椭圆形,引导锡流顺畅通过,防止在元件引脚后方形成“阴影区”(缺焊)。
排气设计:窗口不能是完全封闭的孔,需要有让热空气和助焊剂气体排出的通道。
定位系统:
使用直径匹配的定位销确保PCB在底板上的位置准确。
使用台阶销或支撑柱来支撑PCB,使其与底板窗口保持正确的高度。
密封与防呆:
密封条需耐高温、弹性好,确保夹紧后能有效密封。
设计物理防呆(如不对称定位销),防止PCB或上盖放错方向。
四、工作流程与维护
工作流程:
准备:打开上盖锁扣,清洁载具和密封条。
装板:将PCB准确放入底板的定位销上。
合盖:盖上上盖,确保所有锁扣牢固压紧。
过炉:将载具放入波峰焊机传送带,经历助焊剂喷涂 -> 预热 -> 波峰焊接 -> 冷却。
卸板:出炉冷却后,打开锁扣,取出焊接好的PCB。
关键维护:
每日清洁:使用专用清洗剂和铜刷清除窗口和表面的焊锡渣和助焊剂结垢,这是保证焊接质量和窗口通透性的必须操作。
定期检查:
检查密封条是否老化、破损,及时更换。
检查锁扣机构是否失效。
检查定位销是否磨损、松动。
检查载具本体有无严重变形或开裂。
存储:应竖直或平放于专用架子上,避免重压导致变形。
