隨著電子設(shè)備向大功率、高集成化方向發(fā)展，厚大板、厚銅基板在車規(guī)電子、工業(yè)控制、大功率電源等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。這類板型的特點是熱容大、散熱快、焊盤面積大，在傳統(tǒng)熱風(fēng)回流焊過程中，很容易出現(xiàn)兩大通?。阂皇钦鍦夭钸^大，導(dǎo)致局部過熱或欠溫，出現(xiàn)虛焊、假焊、器件微裂等缺陷；二是焊點空洞率過高，尤其是厚銅大面積地焊盤，排氣困難，容易形成大尺寸空洞，影響焊點的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能和長期可靠性。而真空汽相回流焊憑借其獨特的傳熱機(jī)理和真空除氣優(yōu)勢，能夠更高效、更穩(wěn)定地解決這兩大通病，成為厚大板、厚銅基板焊接的選擇。
厚大板、厚銅基板的第一個焊接難題，是整板溫差控制困難。這類板型的熱容遠(yuǎn)大于普通PCB板，厚銅層的導(dǎo)熱性能極強(qiáng)，在熱風(fēng)回流過程中，板件中心區(qū)域的熱量難以散發(fā)，容易出現(xiàn)過熱，而板件邊緣區(qū)域散熱速度快，容易出現(xiàn)欠溫，形成明顯的溫差。這種溫差會導(dǎo)致焊膏熔融不均勻，邊緣區(qū)域焊膏未完全熔融，出現(xiàn)虛焊、假焊；中心區(qū)域焊膏過度熔融，出現(xiàn)器件微裂、PCB板翹曲等缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。
真空汽相回流焊通過飽和蒸汽相變傳熱，能夠有效解決溫差問題。飽和蒸汽形成的均勻溫度場，不受板件尺寸、厚度和元件布局的影響，無論板件中心還是邊緣，無論元件高矮差異多大，都能實現(xiàn)均勻升溫，整板溫差可控制在極小范圍。飽和蒸汽的相變潛熱釋放量大、傳熱速度快，能夠快速彌補(bǔ)厚大板、厚銅基板的熱容差異，確保板件各個區(qū)域的焊膏同時達(dá)到熔融溫度，避免局部過熱或欠溫，從根源上解決了溫差導(dǎo)致的各類焊接缺陷。
厚大板、厚銅基板的第二個焊接難題，是焊點空洞率過高。厚銅基板的大面積地焊盤，不僅熱容大，而且焊盤下方的銅層厚度大，焊膏印刷后，溶劑和氣體難以從焊盤下方排出，容易在焊點內(nèi)部形成大尺寸空洞。這些空洞會導(dǎo)致焊點的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能下降，長期使用中，隨著溫度循環(huán)，空洞會逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致焊點疲勞失效，影響產(chǎn)品的使用壽命。傳統(tǒng)熱風(fēng)回流焊依靠氮氣保護(hù)和鋼網(wǎng)優(yōu)化，很難徹底解決這一問題，空洞率往往難以達(dá)到高端領(lǐng)域的要求。
真空汽相回流焊的分段梯度除氣機(jī)制，能夠精準(zhǔn)解決厚銅基板的排氣難題。在焊膏預(yù)熱階段，輕度預(yù)抽真空緩慢排出焊膏中的溶劑小分子；在焊膏熔融階段，加深高真空度，快速抽出焊膏合金間隙中殘留的氣體，同時，飽和蒸汽的浸潤作用，能夠讓熔融焊膏更好地鋪展，順著焊盤的毛細(xì)通道排出氣體，避免氣體被包裹在焊點內(nèi)部。此外，對于厚銅大面積焊盤，通過優(yōu)化鋼網(wǎng)開孔設(shè)計，預(yù)留放射狀排氣通道，配合真空除氣，能夠進(jìn)一步降低空洞率，將焊點空洞率穩(wěn)定控制在極低水平，確保焊點的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能和長期可靠性。
除了解決溫差和空洞兩大通病，真空汽相回流焊還能有效減少厚大板、厚銅基板的翹曲變形。厚大板、厚銅基板在焊接過程中，由于熱應(yīng)力分布不均，很容易出現(xiàn)翹曲變形，影響后續(xù)的組裝精度和產(chǎn)品可靠性。真空汽相回流焊的分段梯度冷卻方式，能夠平穩(wěn)釋放板件的熱應(yīng)力，避免因冷卻速度過快導(dǎo)致的熱應(yīng)力驟增，有效減少翹曲變形的概率，提升板件的平整度和組裝精度。
在實際生產(chǎn)中，想要實現(xiàn)厚大板、厚銅基板的穩(wěn)定焊接，除了依托真空汽相回流焊的技術(shù)優(yōu)勢，還需要做好日常工藝管控：一是控制汽相介質(zhì)的潔凈度和液位，避免介質(zhì)酸化導(dǎo)致的溫漂波動；二是優(yōu)化工裝設(shè)計，預(yù)留足夠的透氣通道，避免局部遮擋影響排氣；三是合理匹配升溫斜率和真空切換節(jié)點，避免升溫過沖和排氣不充分。寧波中電集創(chuàng)在厚銅拼板、厚大板的量產(chǎn)實踐中，優(yōu)先優(yōu)化透氣避讓和冷卻梯度兩項基礎(chǔ)參數(shù)，結(jié)合分段真空除氣邏輯，有效解決了厚板焊接的兩大通病，實現(xiàn)了產(chǎn)品良率和可靠性的雙重提升。
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