在多層板PCBA的加工中，回流焊接是確保焊點質量和元件可靠性的核心環節。然而，由于多層板的復雜結構和材料特性，回流焊接過程中產生的熱應力可能引發翹曲、焊點裂紋等問題，直接影響產品的良率和使用壽命。因此，掌握有效的熱應力控制方法成為PCBA加工的關鍵。
一、熱應力的成因與影響
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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（CTE）不同。在回流焊接過程中，溫度的快速變化會導致材料之間的熱膨脹差異，從而產生熱應力。
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溫度循環沖擊：回流焊過程中，PCB需經歷多次高溫循環（通常超過200℃）。這種溫度沖擊會累積熱應力，導致焊點疲勞或基板翹曲。
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焊接工藝參數：不合理的焊接溫度曲線（如升溫速率過快、保溫時間不足等）會加劇熱應力的產生。
二、熱應力控制方法
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優化回流焊溫度曲線
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預熱區溫度控制：預熱區應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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保溫與冷卻階段優化：保溫時間建議控制在60-90秒，確保焊料充分熔融。冷卻階段速率應≤3℃/s，避免焊點凝固時的收縮應力。
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材料與設計優化
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高Tg材料選擇：采用高玻璃化轉變溫度（Tg≥170℃）的PCB材料，可有效降低熱變形風險。
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過孔布局優化：在BGA區域采用交錯式過孔布局，避免應力集中。
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彈性緩沖材料應用：在焊點下方涂覆彈性導電膠，吸收熱膨脹應力。
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工藝與設備改進
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氮氣保護焊接：在回流焊中引入氮氣環境（O?濃度<50ppm），減少氧化導致的焊點脆性。
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動態熱補償系統：采用多溫區梯度控制技術，確保熱應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，確保焊點一致性。
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散熱設計與管理
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在PCB上設置散熱孔、散熱通道或安裝散熱片，及時散發熱量，降低熱應力。
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對高功率芯片，可在芯片周圍填充導熱硅脂，進一步提高散熱效果。
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后處理與檢測
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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力累積。
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檢測與驗證：通過AOI/X-ray檢測、熱循環測試等手段，驗證焊點質量與可靠性。
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三、總結
通過優化回流焊溫度曲線、選擇高Tg材料、改進工藝與設備、強化散熱設計以及嚴格的質量檢測，可以有效控制多層板PCBA在回流焊接中的熱應力，提升產品良率與可靠性。作為專業的SMT貼片加工企業，1943科技始終專注于技術創新與工藝優化，致力于為客戶提供高品質的PCBA解決方案。如需了解更多技術細節或合作信息，歡迎訪問1943科技官網在線咨詢。
2024-04-26
