厚铜板焊接在实际生产线上从来都不是简单提高温度就能解决的问题,因为4oz以上的厚铜PCB板的热容量是传统1oz板的四倍以上,这意味着SMT贴片时必须重新校准回流焊炉的每个温区。特别是升温斜率必须控制在1.2℃/s以内;否则,NTC热敏电阻和铝电解电容器将因局部过热而过早失效。如果高于液相线的时间小于90秒,铜基板和焊料界面处的金属间化合物(IMC)层不能充分生长,焊点剪切力将直接降至8.5N以下。
我们用佳金源 JL-8500回流焊炉进行实际测试发现,厚铜PCB板进入回流焊炉时,测得的前三个温区的升温曲线比设定值低12℃。这就需要操作人员在第二温区入口处手动补充热风,同时迫使第七温区的峰值温度从常规的250℃上升到265℃±3℃。但绝不能简单地延长保温时间;否则,经过OSP表面处理的铜焊盘在高温下会过度氧化。因此,必须同步启动氮气保护模块,将氧气浓度降至100ppm以下;否则,焊膏中的银元素会与氧化铜反应,形成脆性的Cu2O夹杂物。
波峰焊接工艺更加棘手。焊接厚铜板时,PCB通过波峰的时间比普通板至少长1.8秒。如果仍使用传统的松香基助焊剂,焊点表面会残留大量碳化残留物,且无法用清洗机彻底清除。因此,有必要改用佳金源公司的FP-718高活性免清洗助焊剂,固含量控制在28.5%,比重0.81g/cm3,预热温度稳定在150℃±2℃。该值是经过23批次验证的临界点:低于148℃,助焊剂活化不足,高于152℃,PCB底层的FR4会起泡、分层。波峰高度必须严格锁定在10mm:多出0.3mm可能会导致焊料溢出元件本体,而不足0.5mm则会导致厚铜区域焊料润湿不足。
夹持输送角度设定为5°并非经验主义,而是根据厚铜PCB板的翘曲程度反推得来的。当板厚≥2.0mm、铜厚≥4oz时,150℃预热后板的平均翘曲达到0.87mm。如果夹紧角度大于6°,板边会撞击波峰喷嘴,造成焊锡飞溅;如果小于4°,则铜面镀锡不均匀,特别是在BGA底部的厚铜区域,容易形成0.15mm以上的未焊透间隙,在X射线检查时,这种缺陷的比例高达37%。所有参数调整完毕后,同一个测试板必须连续通过烘箱12次。第12遍焊点IMC厚度波动不得超过±0.3μm;否则,表明热场稳定性不合格,必须重新校准烘箱内的热电偶分布。




