在SMT組裝加工過程中，高溫敏感元件（如塑料封裝器件、MEMS傳感器、LED、電池、光學元件等）可能因回流焊的高溫環境而損壞。以下是針對此類元件的特殊保護措施，從工藝、設備、設計到測試驗證的全流程解決方案：

1. 低溫焊接工藝優化

• 選用低溫焊料：
  • 采用SnBi（熔點138℃）、SnBiAg（熔點140-170℃）等低溫合金焊料，將回流焊峰值溫度降低至170-200℃，減少元件暴露時間。
  • 注意：需評估低溫焊料的機械強度、抗疲勞性能及與PCB/元件的兼容性。
• 優化回流焊溫度曲線：
  • 升溫速率：≤2℃/s，避免熱沖擊。
  • 保溫段：延長150-170℃的保溫時間（60-90秒），促進助焊劑活化，減少高溫段需求。
  • 峰值溫度：控制在焊料熔點+20-30℃，避免元件內部材料熱分解。
  • 冷卻速率：≤3℃/s，防止焊點脆化。

2. 局部加熱與屏蔽技術

• 選擇性焊接：
  • 對高溫敏感區域采用激光、紅外或熱風選擇性加熱，僅熔化目標焊點，避免周邊元件受熱。
• 熱屏蔽工裝：
  • 使用耐高溫膠帶、陶瓷罩或金屬屏蔽罩覆蓋敏感元件，減少熱輻射和熱傳導。
  • 示例：對LED封裝區域使用石英玻璃屏蔽罩，反射90%以上的紅外輻射。

3. 預熱與梯度控溫

• PCB預熱：
  • 在回流焊前增加預熱段（80-120℃），減少PCB與元件的熱梯度，降低熱應力。
• 梯度溫度分區：
  • 在回流焊爐內設置獨立溫控區，對敏感元件所在區域實施低溫控制，誤差≤±5℃。

4. 元件布局與PCB設計優化

• 布局調整：
  • 將高溫敏感元件放置在PCB邊緣或遠離大功率器件（如MOSFET、電感）的區域。
  • 避免將元件布置在熱風對流死角或高溫回流路徑上。
• 散熱設計：
  • 在敏感元件下方增加散熱過孔（Thermal Vias），通過PCB內層銅層導熱。
  • 使用低熱阻基材（如鋁基板、陶瓷基板）替代傳統FR-4。

5. 工藝流程調整

• 分步焊接：
  • 先完成其他元件的回流焊，再對高溫敏感元件進行手工焊接（如激光焊接、熱壓焊）。
• 倒裝芯片技術：
  • 對極敏感元件（如MEMS）采用倒裝工藝，避免直接受熱。

6. 元件保護與固定

• 臨時固定膠：
  • 使用低溫固化膠（如丙烯酸酯類）固定元件，防止回流焊時移位，固化溫度≤80℃。
• 防熱涂層：
  • 在元件表面噴涂耐高溫涂層（如聚酰亞胺），形成隔熱層。

7. 測試與驗證

• 焊點可靠性測試：
  • 進行金相切片分析，檢查IMC（金屬間化合物）厚度（理想1-3μm），避免因低溫導致的弱焊點。
• 環境測試：
  • 執行高溫高濕偏壓測試（H3TRB，85℃/85%RH/1000h），驗證元件在濕熱環境下的穩定性。
• 熱沖擊測試：
  • 通過-55℃至150℃的循環測試（1000次），評估焊點熱疲勞壽命。

8. 供應鏈協同

• 元件認證：
  • 要求供應商提供元件的耐溫曲線（如JESD22-A113），確保與工藝匹配。
• 材料替代：
  • 選用耐溫更高的替代元件（如改性塑料封裝、陶瓷封裝）。

9. 實時監控與反饋

• 溫度傳感器植入：
  • 在PCB測試點或元件附近植入熱電偶，實時監控溫度曲線，誤差≤±2℃。
• SPC統計控制：
  • 收集關鍵工藝參數（如峰值溫度、升溫速率），確保Cpk≥1.33。

總結

通過低溫工藝、局部加熱、設計優化、分步焊接及嚴格測試，可有效保護高溫敏感元件。實際應用中需結合成本、產能和可靠性需求，優先選擇低溫焊料與熱屏蔽工裝，并通過DOE（實驗設計）驗證工藝窗口。對于超敏感元件（如生物芯片），可考慮采用導電膠粘接替代焊接工藝。

因設備、物料、生產工藝等不同因素，內容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識，歡迎訪問深圳smt貼片加工廠-1943科技。