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(xué)元件等）可能因回流焊的高溫環(huán)境而損壞。以下是針對(duì)此類元件的特殊保護(hù)措施，從工藝、設(shè)備、設(shè)計(jì)到測(cè)試驗(yàn)證的全流程解決方案：

1. 低溫焊接工藝優(yōu)化

• 選用低溫焊料：
  • 采用SnBi（熔點(diǎn)138℃）、SnBiAg（熔點(diǎn)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(shí)間。
  • 注意：需評(píng)估低溫焊料的機(jī)械強(qiáng)度、抗疲勞性能及與PCB/元件的兼容性。
• 優(yōu)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(shí)間（60-90秒），促進(jìn)助焊劑活化，減少高溫段需求。
  • 峰值溫度：控制在焊料熔點(diǎn)+20-30℃，避免元件內(nèi)部材料熱分解。
  • 冷卻速率：≤3℃/s，防止焊點(diǎn)脆化。

2. 局部加熱與屏蔽技術(shù)

• 選擇性焊接：
  • 對(duì)高溫敏感區(qū)域采用激光、紅外或熱風(fēng)選擇性加熱，僅熔化目標(biāo)焊點(diǎn)，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(dǎo)。
  • 示例：對(duì)LED封裝區(qū)域使用石英玻璃屏蔽罩，反射90%以上的紅外輻射。

3. 預(yù)熱與梯度控溫

• PCB預(yù)熱：
  • 在回流焊前增加預(yù)熱段（80-120℃），減少PCB與元件的熱梯度，降低熱應(yīng)力。
• 梯度溫度分區(qū)：
  • 在回流焊爐內(nèi)設(shè)置獨(dú)立溫控區(qū)，對(duì)敏感元件所在區(qū)域?qū)嵤┑蜏乜刂疲`差≤±5℃。

4. 元件布局與PCB設(shè)計(jì)優(yōu)化

• 布局調(diào)整：
  • 將高溫敏感元件放置在PCB邊緣或遠(yuǎn)離大功率器件（如MOSFET、電感）的區(qū)域。
  • 避免將元件布置在熱風(fēng)對(duì)流死角或高溫回流路徑上。
• 散熱設(shè)計(jì)：
  • 在敏感元件下方增加散熱過孔（Thermal Vias），通過PCB內(nèi)層銅層導(dǎo)熱。
  • 使用低熱阻基材（如鋁基板、陶瓷基板）替代傳統(tǒng)FR-4。

5. 工藝流程調(diào)整

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

6. 元件保護(hù)與固定

• 臨時(shí)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(shí)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(cè)試與驗(yàn)證

• 焊點(diǎn)可靠性測(cè)試：
  • 進(jìn)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(dǎo)致的弱焊點(diǎn)。
• 環(huán)境測(cè)試：
  • 執(zhí)行高溫高濕偏壓測(cè)試（H3TRB，85℃/85%RH/1000h），驗(yàn)證元件在濕熱環(huán)境下的穩(wěn)定性。
• 熱沖擊測(cè)試：
  • 通過-55℃至150℃的循環(huán)測(cè)試（1000次），評(píng)估焊點(diǎn)熱疲勞壽命。

8. 供應(yīng)鏈協(xié)同

• 元件認(rèn)證：
  • 要求供應(yīng)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(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋

• 溫度傳感器植入：
  • 在PCB測(cè)試點(diǎn)或元件附近植入熱電偶，實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度曲線，誤差≤±2℃。
• SPC統(tǒng)計(jì)控制：
  • 收集關(guān)鍵工藝參數(shù)（如峰值溫度、升溫速率），確保Cpk≥1.33。

總結(jié)

通過低溫工藝、局部加熱、設(shè)計(jì)優(yōu)化、分步焊接及嚴(yán)格測(cè)試，可有效保護(hù)高溫敏感元件。實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合成本、產(chǎn)能和可靠性需求，優(yōu)先選擇低溫焊料與熱屏蔽工裝，并通過DOE（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）驗(yàn)證工藝窗口。對(duì)于超敏感元件（如生物芯片），可考慮采用導(dǎo)電膠粘接替代焊接工藝。

因設(shè)備、物料、生產(chǎn)工藝等不同因素，內(nèi)容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識(shí)，歡迎訪問深圳smt貼片加工廠-1943科技。