根據IPC-610D標準5.2.12中關于SMT焊接填充起翹的要求,該現象的原因主要涉及材料、工藝、設計及環境等多方面因素。以下是具體原因及對應引用依據的總結:
一、材料因素
熱膨脹系數(CTE)不匹配
焊接材料(如焊膏、填充金屬)與PCB基板或元器件的熱膨脹系數差異過大,在焊接冷卻過程中因收縮應力不均導致填充層與基板分離或翹起。
多層PCB的層間材料(如半固化片)若CTE差異大或樹脂含量不足,易在熱壓后殘留應力,加劇起翹風險。
材料受潮或污染
PCB或元器件存儲環境濕度過高,未進行預烘烤去除水分,焊接時水汽揮發形成氣泡或分層。
焊膏吸濕或氧化導致潤濕性下降,填充金屬無法有效結合基板。
二、工藝參數不當
焊接溫度曲線設置不合理
回流焊預熱不足或峰值溫度過高,導致焊膏揮發物未充分排出,形成氣孔或應力集中。
冷卻速率過快,熱應力未充分釋放,填充層與基板因收縮差異分離。
焊膏印刷與貼裝問題
焊膏印刷偏移或厚度不均,導致填充金屬分布不勻,局部結合力不足。
貼裝壓力過大或過小,元器件與焊盤未完全接觸,焊接后易翹起。
三、設計缺陷
焊盤與元器件布局不合理
焊盤尺寸、形狀或間距設計不當(如不對稱焊盤),導致焊接時受熱不均,產生立碑或翹曲。
大功率器件或厚重元器件布局集中,加劇局部熱應力。
PCB層壓與結構對稱性不足
多層板層間疊層設計不對稱(如奇數層或混壓材料),易在熱壓后形成殘余應力。
內層銅箔分布不均,殘銅率差異大,導致熱膨脹不一致。
四、環境與操作因素
焊接后冷卻環境控制不足
未采用緩冷措施(如后熱處理),快速冷卻導致應力無法釋放。
設備與操作誤差
貼片機精度不足或支撐銷設定不當,導致元器件偏移或受力不均。
電極壓力過大、電極端部尺寸不匹配等焊接設備參數錯誤。
解決方案建議
優化材料選擇與預處理
確保PCB與焊接材料CTE匹配,并嚴格管控存儲環境濕度,焊接前進行預烘烤(如120℃烘烤4小時)。
調整工藝參數
合理設置回流焊溫度曲線,確保焊膏揮發物充分排出,并控制冷卻速率。
校準貼片機參數(如貼裝壓力、支撐銷位置)并優化焊膏印刷精度。
改進設計與結構
采用對稱疊層設計,平衡內層銅箔分布,減少熱應力集中。
避免大尺寸焊盤差異,增加工藝邊鋪銅以提升結構穩定性。
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