合成石過爐托盤(Reflow carrier)

合成石過爐托盤(durostone reflow carrier) 合成石過爐托盤(durostone reflow carrier)

隨著科技的進步,電子產品做得是越來越輕薄短小,相對地電子零件也就越來越細,連電路板(PCB)的厚度也越來越薄,0.4mm是工作熊見過目前最薄的電路板厚度,這樣薄的電路板在經過回焊爐(SMT Reflow)的高溫的洗禮時,就非常容易因為高溫而出現板子變形,甚至零件掉落爐內的問題。







為了克服PCB變形與零件掉落的問題,聰明的工程師們想出了使用 Reflow Carrier (過爐托盤)來支撐電路板以減小電路板的變形。電路板變形有一大部份原因是由於高溫軟化了FR4板材,所以只要找到一種材質具備下列特性,就可以拿來當成過爐托盤:

以往我們幾乎都使用鋁合金材質(另外也有使用高碳鋼、鎂合金)來製作過爐托盤的,鋁合金雖然比一般的鐵金屬要輕,但產線的小姑娘拿起來還是有點重,而且鋁合金的材質容易吸熱,過爐後需戴上隔熱手套或等待一段冷卻時間後方能拿起,操作上有點給它不是很方便。

近年來有一種新的材質漸漸被廣泛使用在 SMT 的 Reflow Carrier 以取代鋁合金托盤,這種材質叫「合成石」,它基本上是由耐高溫玻璃纖維壓制而成的化合物,它可以耐溫達340℃以上,而且可以用 CNC 作機械加工,有一定的硬度、不易變形,而且較鋁合金不吸熱,過完迴焊爐後馬上就可以用手接觸;不吸熱還有其他的好處,工程師比較容易控制迴焊爐內的溫度來達到最佳的零件吃錫品質。

相關閱讀:迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile

這種合成石的價錢也比現今節節高漲的鋁合金要便宜,只是這種「合成石」較「鋁合金」不耐重複使用,一般約可重複使用10,000次迴焊爐循環。

使用過爐托盤的好處:

▼合成石的剖面可以看得出來是由一層一層的化學纖維壓合而成。
合成石的剖面可以看出一層一層的化學纖維

▼可加工性的合成石,可以用CNC洗出想要的形狀與機構,可以媲美鋁合金。
可加工性的合成石,可以用CNC洗出想要的形狀與機構,可以媲美鋁合金


延伸閱讀:
電子製造工廠如何產出一片電路板
如何挑選錫膏 (Solder paste selection)
選擇性波鋒焊的使用條件(selective wave soldering)

訪客留言內容(Comments)

请问下次可以不可以把照片放大一点,感觉看不太清楚耶~
在你的部落格学到很多东西,非常感谢你的分享!!!

TCXJING;
有些照片就是不能放得太夠清楚ㄚ,不然就沒有神秘感了!
其實有些是人家的know how,我也不能講得太清楚,免得被列為拒絕往來戶,如果有問題可以討論,我知道的,可以講的就會分享。

版主~謝謝
想另外問一些有關於載具的開槽大小vs零件腳大小的關係

Alec;
大大的問題可以更具體一點嗎?

版大~~
我想問的是,載具的開槽最小應大於Pin pad的面積是多少?
換言之,就是要比pin pad四邊外擴多少?

Alec;
不曉得你問的是過reflow的托盤還是過Wave的托盤,如果是過reflow的托盤,它基本上只是承載電路板,以減低電路板音高溫變形或是有些電路板沒有板邊,所以基本上沒有你所謂的避讓 land pattern 多遠的問題,而是應該要視電路板的設計而定,這個一般只要找做托盤的廠商討論一下就會有答案了。
如果問的是關於Wave的問題,可以參考這篇文章
http://www.researchmfg.com/2011/05/selective-wave-soldering-process/

一般來說SMT的carrier比較沒什麼

ㄜ~~沒打完字就送出了
一般來說SMT的carrier比較沒什麼設計上的要求,只要避開背面零件
以及治具的平整度沒問題,基本上就沒什麼問題了
至於Wave tray的設計比較需要花心思,尤其在零件吃錫腳不可太靠近,會有陰影效應的問題產生

ewew;
就以往的經驗,的確是波鋒焊的carrier需要比較多的技巧,但應該說它更關係到電路板上零件擺放的layout設計。
這裡也有一篇關於選擇性波鋒焊的使用條件(selective wave soldering) 的探討,也歡迎您的 comment。

以下訊息供參考!
一:由於封裝技術的進步及各種pcb應用產生,載具的設計及應用越來越廣泛,
目前所知pcb種類除了一般的fr4基板(最薄約0.3mm),還有fpc,subtrate,基板厚度都小於0.3mm,因此更需要使用載具的支撐及固定
二:鋁合金載具最大的優勢是價格,除此沒有其他優點,從製程的條件上說明
1.profiel會降低必須提高溫度,導致基板及材料變型得機率提高2.使用過程會撞擊,除非每生產一次就挑選檢查一次,否則越生產良率越低 3.若是加工處理不當會有括傷基板的機會
三:目前使用新材料石無鉛製作的載具可以克服以上的問題,不但成本,重量,使用壽命都可以得到改善,更能夠達到工程條件及效率的提升

請問熊大~~是否有使用過石無鉛的reflow carrier??

ewew;
沒有耶!

請教兩個問題
1.一般來說,一個這樣的板子大概多少錢
2.如果這是趨勢的話,那麼工廠不就要做很多這樣的carrier,因為SMT的速度是很快,但是如此一來,成本勢必提高很多?!

Rick;
看樣子你對這種過爐托盤沒有任何的經驗,過爐托盤的目地通常是為了避免電路板經過回流焊的時候因為高溫而變型至影響後續的製程,或是沒有多餘的板邊可以使用而已托盤代替板邊,托盤可以重複使用,所以如果回流焊有多長就要準備多少個托盤,還要多準備一些緩衝備品,一般來說20~30個托盤跑不掉。
費用方便就得請你自己找廠商討論了。

熊大你好~
這部分有些疑問想請教你,如果以SMT加工製程中,PCBA貼片後使用合成石載具過迴焊爐是可以理解的。另外如焊接時因為零組件不平整需使用治具輔助物料的置件這時是否依舊使用合成石材質又或者是使用一般電木材質即可。合成石及電木兩者比較優劣應該為和呢?
再請熊大不吝指導,謝謝!

小麟,
這是個好問題,目前我沒有看過有人使用合成石當作「後復」的扶助焊接治具。原因可能是合成石的加工及結構性強度不若電木,一般來說電木的材質會比較軟一點,容易加工並鎖富螺絲與加上機構,但合承時似乎就不是那麼容易使用螺絲來鎖上,大概是因為它使用粉沫類的材質壓制而成的緣故吧。
不過一般後復手焊的治具除了電木外也會使用「鋁」材質,比較金屬還是比較耐熱及反覆的操作。


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