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波峰焊治具防浮高痛点解决方案

http://www.gkong.com 2025-09-22 15:34 东莞市路登电子科技有限公司

浮高”是指PCB在焊接过程中,由于各种原因未能与治具的支撑面完全贴合,导致PCB局部被抬升的现象。这会造成一系列严重质量问题:

焊点虚焊/假焊:引脚与焊盘间隙过大,焊料无法良好连接。

连锡/桥接:元件浮起,引脚脱离阻焊层,焊锡容易流动造成短路。

元件插装困难:连接器等需要精准定位的元件无法安装到位。

焊点高度不一致:影响产品可靠性和电气性能。

这是一个系统性工程,需要从治具设计、材料选择、PCB设计、日常管理和操作流程等多个维度进行综合治理。

一、 浮高的根本原因分析

要解决问题,首先必须精准定位原因:

治具方面

支撑柱/块磨损:长期使用后,支撑点被压缩、磨损或沾上锡渣,导致高度不一致。

定位柱/销松动或磨损:无法精确固定PCB位置,PCB可以上下晃动。

治具本体变形:因长期受热(热疲劳)或机械应力,治具基板(如合成石)发生翘曲。

压扣(压棒)力度不足或失效:无法提供足够的下压力将PCB压平。

支撑点设计不合理:支撑点数量不足、位置不当(如支撑在板子薄弱或易变形区域)。

PCB方面

PCB本身翘曲:来料PCB就存在不平整现象,超出治具矫正能力范围。

板材厚度不均:PCB本身制造公差问题。

元件布局和重量不均: heavy components(如大电解电容、变压器)集中在某一区域,在过锡炉时受热和波峰冲击力影响,更容易被抬起。

工艺与操作方面

放置PCB操作不规范:员工未将PCB完全放置到位或未压紧压扣。

治具清洁不到位:支撑柱顶部的锡渣、树脂等残留物相当于垫高了PCB。

波峰焊参数不当:预热或锡炉温度过高,加剧PCB和治具的热变形;波峰高度或角度不合理,冲击力过大。

二、 系统性解决方案(防浮高组合拳)

1. 治具设计与制造优化(治本之策)

这是最核心、最有效的解决方案。

增加支撑点数量与优化布局

在PCB空白区域,尤其是无元件面,尽可能多地增加支撑柱/块。

重点加强在连接器、大型元件(BGA屏蔽罩、变压器附近)和板边易变形区域的支撑。遵循“在需要的地方支撑,在能支撑的地方支撑”的原则。

使用金字塔形、网格状或条状的支撑结构,比单一圆柱形支撑更稳定,抗变形能力更强。

采用防浮高专用压扣系统

优点:压力稳定,自适应强,效果极佳。

应用:特别适用于有大型连接器、BGA底部或板边易浮高的区域。

弹簧压棒(Spring Loaded Pressure Bars):这是解决浮高的王牌手段。它通过内部弹簧提供持续、恒定且可调的下压力,能自动补偿PCB和治具的微小变形及热胀冷缩,确保整个过炉过程中PCB始终被紧紧压住。

强力磁性压棒(Magnetic Latches):提供比普通手动压扣更大的锁紧力,操作也更快捷。

确保所有压扣压紧后,受力均匀,避免因单点压力过大导致PCB新的变形。

提升定位精度

使用不锈钢材质的定位销,更耐磨,寿命更长。

采用锥形定位销(Tapered Pins)或 Diamond Pins,便于PCB放入,并能消除孔与销之间的间隙,实现精准定位,防止水平移动带来的垂直方向松动。

选用高质量治具材料

基板选用高性能合成石(如FR-5、FR-6),其热膨胀系数低,耐高温性能好,不易变形。

支撑柱、压棒等金属件选用高强度、耐腐蚀的不锈钢材料

2. 工艺与操作流程标准化(重要保障)

严格的治具日常维护(TPM)

建立治具清洁周期:定期使用专门工具(如铜刷、吸尘器)清理支撑柱顶部的锡渣和助焊剂残留。

定期检查与校准:用量具(如高度规、塞尺)定期检测治具关键支撑点的高度是否一致,检查压扣的弹力和锁紧功能是否完好,检查治具基板是否平整。

损坏治具立即停用并送修

规范上料操作

制定标准作业程序(SOP),要求操作员在放置PCB后,必须确认所有压扣都已压紧到位,并可用手轻推关键元件确认无松动。

对来料PCB进行翘曲度抽检,标准通常遵循IPC-A-600(如最大翘曲度≤0.75%)。

优化波峰焊工艺参数

在保证焊接质量的前提下,适当降低预热和锡炉温度,减少热应力。

调整波峰高度、传送带速度和角度,减少锡流对PCB和元件的冲击力。

3. 与PCB设计和供应链的协同(源头预防)

DFM(可制造性设计)反馈

与客户或设计部门沟通,在PCB布局时,在元件面(Top Side)大型元件(如连接器)周围预留支撑区域(禁止布线区),以便治具可以在其正对面(Bottom Side)设置支撑点。

建议在PCB上增加工艺边,便于治具设计更多的支撑和压紧点。

评估PCB板材质量,选择Tg值较高、更不易变形的板材。

总结与建议

解决波峰焊治具浮高问题,需要一个系统性的方法:

解决方案维度

具体措施

效果

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