在回答「能不能用空板(光板)来制作测温板?」这个问题前,我们应该要先来探讨一下到底「制作回焊测温板的目的是什么?」
首先,当然是为了获得真正的炉温曲线啰!应该说是要获得PCB板在回焊炉内的实际温度曲线,因为回焊炉的温度设定与板子上实际的温度可是有着一大段的差距(约有10~30°C的差异),就类似用瓦斯炉烹煮食物,炉火的温度与食材真正的温度是不一样的。而藉由量测PCB板的实际温度则可以回馈、优化并校正炉子的温度设定以达到符合要求的温度曲线之目的。
其次,目前PCB与大部分电子零件所使用的材料几乎都无法承受过高的温度而不变形或发生劣化,尤其是在进入无铅制程后,融锡的温度又更高了,有些敏感的电子零件更是要求其最高可承受温度不得高于250°C或更低,或是无法长期处于某高温环境下超过几秒,所以必须严格控制PCB板上零件的实际温度与超过某温度的时间。
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第三,某些电子零件因为本体使用导热系数较低的塑胶导致吸热较慢,例如晶片读卡连接器(Smart Card connector)有着较大的塑胶本体,这些零件的焊脚可能会因为回焊炉设定的升温斜率太大而造成其本体的升温速度跟不上大环境而造成不润湿。
第四,某些零件的焊脚(引脚)设计在本体下方,如LGA、BGA,这类零件的焊脚因为被本体阻挡而较不易受热,而且其重工及维修也都相对困难,所以需要特别留意其焊脚的温度曲线是否符合焊锡要求。其实,这类零件还有一个致命的问题,就是它们的Tg值一般都在200°C以下,而现在的无铅回焊温度则介于217~250°C之间,也就是温度一旦超过Tg值就有机会变软,而且因为PCB还内含不均匀分佈的铜箔,只要升温曲线稍有差池就有很大机会因膨胀系数(CTE)的差异而发生PCB弯曲,有些BGA零件本体内结构的CTE更是严重,翘曲问题所在都有,于是造成HIP/HoP或NWO等严重的焊锡接触不良问题。
另外,188金宝搏苹果下载 也看过某些特殊设计,直接将屏蔽罩打在板子上与其他零件一起过炉焊接的,或是故意将零件直接打在较高零件底部,而现在主流的回焊炉为「热风式(Convection Reflow)」,「阴影效应」可能让热风无法顺利快速的加热到这些被覆盖于屏蔽盖或是高零件下方的零件,于是造成升温延迟,轻者可能引起「墓碑(tombstone)效应」,重者可能造成不润湿。
基于以上几点说明,你还觉得还可以用空板来做测温板?
当然,如果你的PCBA板子上的零件很简单,没什么太复杂的零件,也没有什么大颗的BGA、LGA,或其他容易吸热的元器件,其实你也不一定需要使用测温板就是了。
如果你很重视你生产的PCBA焊接品质,那建议你一定要模拟实际板子过炉测温,也就是你的测温板应该要与实际过炉的板子一模一样,该是拼板就要用拼板做测温板,第一面过炉时,板子的第一面会打上什么零件,测温板就应该有什么零件,第二面过炉的测温板应该要包含第一面及第二面的零件,这样才能模拟实际板子过炉时的温度。
次差的情况是要求板厂把生产的不良板寄过来当测温板,然后用那些从坏板上拆下来的零件拼凑出一片有重点零件的测温板,可能不需要所有零件都上,但SMT贴片时该有的大颗IC及连接器都要上,就是那些比较会吸热的零件都要上。
有网友提到试产时物料吃紧,库房备料也都是备刚好数量的PCB与电子料,这样又该如何预先制作一片测温板呢?
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关于这个问题,建议你要事先与客户或是研发沟通,要求试产时要必须多提供一套测温板的材料数量需求,并向对方说明使用测温板的优点,库房备料时就要把测温板需求的材料备好。
其实在「试产阶段」更应该要採用测温板才能保证回焊品质,因为试产的数量少,容错率低,时间又赶,如果因为没有把回焊的profile温度调好而发生焊接的品质问题,研发单位还得多花时间来除虫(debug)并确认问题是来自焊接制程或是设计本身,反而得不偿失,先充分沟通测温板的重要性,相信客户或研发单位在衡量得失后,大多不会想冒因为没有测温板而发生焊锡问题的风险。
一般来说,一套测温板可以从第一次试产用到量产,除非板子的设计变动非常大(板材大小变更过大、大颗或吸热零件数量差异太多),否则同机种的测温板都是可以继续沿用的,也就是说,试产阶段基本上只须提供第一次试产的一套测温板即可。
延伸阅读:
HotBar(热压熔锡焊接)介绍─HotBar原理及制程控制
SMT回流焊的温度曲线(Reflow Profile)解说与注意事项
瞭解热电偶(thermocouple)、测温线、感温线的基本原理与选择注意事项
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欧付宝
是的,理论上的方法目前还是粗调炉温在用。就测温板实测炉温来说,目前没有其它方法在保证效率、成本的前提下,能够做到与它同等的精度。
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见过几种测温板的制作原则。有的工厂会报废1pcs PCBA作为测温板,这种效果当然最好;还有的也会报废PCBA,但是报废的PCBA上只有待测的器件,这样可以节约一部分料本;最近见到的一种,直接拿与待测产品类似的PCBA来做测温板,个人认为这种方法测出的数据与实际炉温就相差比较多了。
实际过程中,现场工程师常常受限于资源,没法获取实物PCBA作为测温板。因此是否有经验公式可以利用?只需要PCB gerber便可以计算得出炉温?记得鸿海、伟创力似乎有这样的方法。
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JY,
概念上一定可以用程式来模拟profile,但是你如何确定回焊炉的炉温回溯是正确的?
而且计算量应该相当大,电脑跑一个模拟可能3天,费用不便宜,你觉得划不划算,以后用量子电脑或许可以缩短时间。
如果是简单的计算会不准,你要不要用?
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我们这边的产品基本上都会有相应的测温板,其实如何制作测温板也同样重要,测温点的选择,特别说BGA类,做的好与不好,测量出来的结果相差会很大,熊熊老师有机会可以出一篇关于测温板制作的文章!
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liming,
是有这个计画,但你可能要有耐心等更新。
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