在多層板PCBA的加工中，回流焊接是確保焊點(diǎn)質(zhì)量和元件可靠性的核心環(huán)節(jié)。然而，由于多層板的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和材料特性，回流焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力可能引發(fā)翹曲、焊點(diǎn)裂紋等問(wèn)題，直接影響產(chǎn)品的良率和使用壽命。因此，掌握有效的熱應(yīng)力控制方法成為PCBA加工的關(guān)鍵。
一、熱應(yīng)力的成因與影響
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材料特性差異：多層板通常由多種材料（如FR-4、銅箔、焊料等）組成，其熱膨脹系數(shù)（CTE）不同。在回流焊接過(guò)程中，溫度的快速變化會(huì)導(dǎo)致材料之間的熱膨脹差異，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。
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溫度循環(huán)沖擊：回流焊過(guò)程中，PCB需經(jīng)歷多次高溫循環(huán)（通常超過(guò)200℃）。這種溫度沖擊會(huì)累積熱應(yīng)力，導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞或基板翹曲。
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焊接工藝參數(shù)：不合理的焊接溫度曲線（如升溫速率過(guò)快、保溫時(shí)間不足等）會(huì)加劇熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
二、熱應(yīng)力控制方法
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優(yōu)化回流焊溫度曲線
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預(yù)熱區(qū)溫度控制：預(yù)熱區(qū)應(yīng)采用分階段升溫策略，例如：
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第一階段（60-120℃，1-2℃/s）快速去除助焊劑揮發(fā)物。
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第二階段（120-180℃，0.5-1℃/s）緩慢升溫，平衡材料熱膨脹差異。
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第三階段（180-220℃，1-1.5℃/s）加速接近回流溫度。
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保溫與冷卻階段優(yōu)化：保溫時(shí)間建議控制在60-90秒，確保焊料充分熔融。冷卻階段速率應(yīng)≤3℃/s，避免焊點(diǎn)凝固時(shí)的收縮應(yīng)力。
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材料與設(shè)計(jì)優(yōu)化
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高Tg材料選擇：采用高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg≥170℃）的PCB材料，可有效降低熱變形風(fēng)險(xiǎn)。
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過(guò)孔布局優(yōu)化：在BGA區(qū)域采用交錯(cuò)式過(guò)孔布局，避免應(yīng)力集中。
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彈性緩沖材料應(yīng)用：在焊點(diǎn)下方涂覆彈性導(dǎo)電膠，吸收熱膨脹應(yīng)力。
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工藝與設(shè)備改進(jìn)
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氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接：在回流焊中引入氮?dú)猸h(huán)境（O?濃度<50ppm），減少氧化導(dǎo)致的焊點(diǎn)脆性。
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動(dòng)態(tài)熱補(bǔ)償系統(tǒng)：采用多溫區(qū)梯度控制技術(shù)，確保熱應(yīng)力分布均勻性誤差低于±3℃。
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焊膏印刷精度控制：推薦焊膏厚度為0.1-0.15mm，確保焊點(diǎn)一致性。
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散熱設(shè)計(jì)與管理
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在PCB上設(shè)置散熱孔、散熱通道或安裝散熱片，及時(shí)散發(fā)熱量，降低熱應(yīng)力。
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對(duì)高功率芯片，可在芯片周?chē)畛鋵?dǎo)熱硅脂，進(jìn)一步提高散熱效果。
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后處理與檢測(cè)
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階梯式冷卻：從高溫逐步降至室溫，避免快速冷卻加劇熱應(yīng)力累積。
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檢測(cè)與驗(yàn)證：通過(guò)AOI/X-ray檢測(cè)、熱循環(huán)測(cè)試等手段，驗(yàn)證焊點(diǎn)質(zhì)量與可靠性。
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三、總結(jié)
通過(guò)優(yōu)化回流焊溫度曲線、選擇高Tg材料、改進(jìn)工藝與設(shè)備、強(qiáng)化散熱設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，可以有效控制多層板PCBA在回流焊接中的熱應(yīng)力，提升產(chǎn)品良率與可靠性。作為專(zhuān)業(yè)的SMT貼片加工企業(yè)，1943科技始終專(zhuān)注于技術(shù)創(chuàng)新與工藝優(yōu)化，致力于為客戶(hù)提供高品質(zhì)的PCBA解決方案。如需了解更多技術(shù)細(xì)節(jié)或合作信息，歡迎訪問(wèn)1943科技官網(wǎng)在線咨詢(xún)。
2024-04-26
