1. 核心應用場景:為什么需要它?
這種載具主要用于混合技術(Hybrid Technology)PCB的制造,具體場景如下:
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PCB雙面SMT+COB工藝:
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假設PCB的A面已經完成了COB封裝(貼好了芯片并鍵合了金線,涂覆了軟質黑膠但尚未完全固化)。
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PCB的B面需要貼裝普通的SMD元件(如電阻、電容、小型IC)。
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為了節省流程,需要將整個PCB放入回流焊爐中,通過高溫焊錫膏將B面的SMD元件焊接好。
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與此同時,A面COB部分的黑膠也會在回流焊的熱量下實現最終固化。
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在此過程中,載具必須解決兩個核心問題:
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保護敏感的COB面:防止回流焊的熱風、助焊劑煙霧、高溫氧化環境影響芯片和金線。
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承受極端高溫:必須在持續250°C以上的高溫環境中保持結構穩定、不變形、不釋放污染物。
2. 載具的核心功能與要求
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極致耐高溫性:
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優異的隔熱性:
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高尺寸穩定性(低CTE):
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精準定位與支撐:
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輕量化:
3. 材料選擇(這是關鍵)
能夠滿足以上苛刻要求的材料選擇有限,且成本高昂。
材料 |
特點 |
適用性 |
高性能合成石 |
目前的主流和最佳選擇。例如PO(聚酰亞胺)系列和PMI(聚甲基丙烯酰亞胺)泡沫復合材料。它們連續工作溫度可達260°C-290°C,超低CTE,隔熱性極佳,并且可以通過加工實現高精度。 |
★★★★★ |
金屬(鋁合金/不銹鋼) |
耐高溫沒問題,但導熱性太好,會成為“熱橋”,將大量熱量傳導到需要保護的COB面,導致過熱。必須進行復雜的隔熱設計(如增加隔熱層),這會增加成本和重量。 |
★★☆☆☆ |
殷鋼 |
超低CTE,耐高溫,但成本極其昂貴,重量大,通常只用于對熱膨脹有極致要求的芯片封裝測試座,而非大規模生產的回流焊載具。 |
★☆☆☆☆ |
普通環氧樹脂合成石 |
如FR-4,耐溫性不足(通常Tg點約180°C),在回流焊高溫下會軟化、變形并釋放氣體,絕對不可使用。 |
☆☆☆☆☆ |
結論:高性能合成石(如PO系列)是制造耐高溫COB回流焊載具的最理想材料。
4. 特殊結構設計
除了材料,其設計也與眾不同:
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“窯洞式”型腔設計:
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精密隔熱蓋板:
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優化的真空氣路:
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耐高溫密封材料:
5. 工作流程
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裝載:將已完成A面COB的PCB放入載具的深型腔內。
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覆蓋:合上耐高溫蓋板(如果設計有)。
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固定:啟動真空吸附,固定PCB。
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過爐:將整個載具組件通過回流焊爐,爐溫曲線需同時滿足B面SMT焊接和A面黑膠固化的要求。
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冷卻取出:出爐冷卻后,打開蓋板,釋放真空,取出完成雙面加工的PCB。
6. 挑戰與注意事項
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爐溫曲線監控:必須使用爐溫跟蹤儀(Thermal Profiler)實際測量PCB B面(焊接面)和A面(COB保護面) 的溫度,確保兩者都符合工藝要求(焊接面達到峰值溫度,COB面不超過黑膠和金線的耐溫極限)。
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熱容量影響:厚重的載具會改變爐子的熱動力學,需要重新優化爐溫曲線。
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清潔維護:高溫環境下,助焊劑殘留更容易凝結在載具上,需要定期高溫清洗,防止積累影響平整度和真空吸附。
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成本高昂:高性能合成石材料和精密加工的成本都非常高。
總結
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