高TG（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）板材因其耐高溫、低熱膨脹系數(shù)等特性，已成為無(wú)鉛焊接工藝和高端電子產(chǎn)品的核心材料。然而，其特殊的物理特性對(duì)SMT貼片工藝提出了更高要求，尤其是溫度與壓力參數(shù)的精準(zhǔn)控制直接影響產(chǎn)品良率。1943科技基于行業(yè)實(shí)踐與工藝標(biāo)準(zhǔn)，分享高TG板材SMT貼片中的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置要點(diǎn)。
一、高TG板材特性與工藝挑戰(zhàn)
高TG板材的TG值通常在170℃以上，部分高端材料可達(dá)200℃以上，其核心特性包括：
- 高熱穩(wěn)定性：適用于無(wú)鉛回流焊（峰值溫度可達(dá)260℃），但需避免壓合過(guò)程中樹(shù)脂分解；
- 低樹(shù)脂流動(dòng)性：層壓時(shí)填充難度大，易出現(xiàn)空洞或分層；
- 高玻纖回彈力：導(dǎo)致層間應(yīng)力積累，增加翹曲風(fēng)險(xiǎn)；
- 低熱膨脹系數(shù)（CTE）：Z軸方向CTE低，但X/Y軸膨脹差異可能引發(fā)微裂紋。
這些特性要求SMT工藝必須優(yōu)化溫度曲線(xiàn)、壓力分布及層壓參數(shù)，以平衡材料性能與制造可行性。
二、溫度參數(shù)設(shè)置：從存儲(chǔ)到回流的全程管控
1. 存儲(chǔ)與預(yù)處理溫度
- 錫膏管理：高TG板材需配合高活性錫膏，存儲(chǔ)溫度嚴(yán)格控制在2-8℃，使用前需室溫回溫4小時(shí)，避免助焊劑活性衰減。
- 元件烘烤：
- 普通TRAY盤(pán)類(lèi)IC：120℃烘烤8-12小時(shí)；
- BGA類(lèi)元件：20-24小時(shí)烘烤以徹底去除水汽；
- PCB烘烤：非必要不烘烤，若需處理則按工藝要求執(zhí)行，防止板面起泡。
2. 回流焊溫度曲線(xiàn)優(yōu)化
高TG板材需匹配無(wú)鉛焊接工藝，溫度曲線(xiàn)需滿(mǎn)足以下要求：
- 預(yù)熱區(qū)：斜率1-3℃/s，升溫至140-150℃，確保助焊劑充分活化；
- 恒溫區(qū)：保持60-90秒，使元件與PCB熱平衡，減少熱應(yīng)力；
- 回流區(qū)：
- 峰值溫度：根據(jù)元件類(lèi)型分級(jí)控制：
- 普通貼裝點(diǎn)（<100點(diǎn)）：235-240℃；
- 密集引腳IC/QFN/BGA（焊盤(pán)尺寸3-6mm）：240-250℃；
- 大尺寸BGA（≥35mm×35mm）或多層板：250-255℃；
- 回流時(shí)間：217℃以上保持40-90秒，確保焊料完全熔合；
- 峰值溫度：根據(jù)元件類(lèi)型分級(jí)控制：
- 冷卻區(qū)：斜率≤4℃/s，避免BGA焊點(diǎn)斷裂，大尺寸BGA建議采用熱風(fēng)慢冷。
三、壓力參數(shù)設(shè)置：層壓與貼裝的精準(zhǔn)協(xié)同
1. 層壓壓力曲線(xiàn)設(shè)計(jì)
高TG材料需采用多段壓力控制策略：
- 預(yù)壓階段：30-50 psi低壓，避免樹(shù)脂擠出過(guò)量；
- 主壓階段：80-100 psi高壓，促使樹(shù)脂填充內(nèi)層銅箔紋理；
- 固化階段：保持穩(wěn)定壓力，補(bǔ)償樹(shù)脂收縮，防止玻纖回彈導(dǎo)致剝離。
關(guān)鍵點(diǎn)：壓力與溫度需同步調(diào)整，在樹(shù)脂最低粘度點(diǎn)（TG±10℃）施加最大壓力，確保填充效果。
2. SMT貼裝壓力控制
貼片機(jī)吸嘴壓力需結(jié)合元件類(lèi)型與PCB厚度優(yōu)化：
- 通用范圍：0.5-2.0N，壓力不足易虛焊，過(guò)高則壓損BGA球徑；
- 精密元件：0.3mm間距BGA建議采用0.8-1.2N壓力，配合納米涂層鋼網(wǎng)降低脫模殘留；
- 厚板適配：PCB厚度≥2mm時(shí)，壓力上調(diào)至1.5-2.0N，同時(shí)降低貼裝速度至標(biāo)定值的80%。
四、環(huán)境與設(shè)備協(xié)同：構(gòu)建穩(wěn)定制造系統(tǒng)
- 車(chē)間溫濕度管控：
- 溫度：23±3℃，防止錫膏助焊劑揮發(fā)或流動(dòng)性下降；
- 濕度：40%-60%，避免靜電產(chǎn)生及元件氧化。
- 設(shè)備精度要求：
- 回流焊熱板溫差≤±2℃，確保溫度均勻性；
- 貼片機(jī)定位精度≤±30μm，滿(mǎn)足0.3mm間距元件貼裝需求；
- 鋼網(wǎng)清洗頻率：每10次印刷后干洗一次，每50次后濕洗，防止錫膏殘留堵塞開(kāi)孔。
五、持續(xù)優(yōu)化：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工藝迭代
- SPC監(jiān)控：建立CPK（制程能力指數(shù)）體系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)峰值溫度、貼裝壓力等關(guān)鍵參數(shù)，確保CPK≥1.33；
- DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化溫度曲線(xiàn)與壓力組合，例如對(duì)比不同升溫速率（1.0℃/s vs 1.5℃/s）對(duì)層間空洞的影響；
- 失效分析：對(duì)焊接不良品進(jìn)行X-Ray檢測(cè)與切片分析，定位參數(shù)偏差根源（如分離速度過(guò)快導(dǎo)致錫膏塌陷）。
結(jié)語(yǔ)
高TG板材的SMT貼片工藝是溫度、壓力與材料特性的深度博弈。通過(guò)科學(xué)設(shè)置參數(shù)、構(gòu)建穩(wěn)定環(huán)境、依托數(shù)據(jù)迭代，可顯著提升高端電子產(chǎn)品的制造良率與可靠性。1943科技始終致力于為客戶(hù)提供從材料選型到工藝落地的全鏈條解決方案，助力客戶(hù)在5G、汽車(chē)電子、人工智能等領(lǐng)域搶占技術(shù)制高點(diǎn)。
2024-04-26
