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厚铜板装配:回流热曲线到底归谁?

PCB168 Editorial Team·
厚铜板装配:回流热曲线到底归谁?

板子是散热器,板上的元件不是

厚铜板在回流炉里的表现和普通板不一样,原因很朴素:铜会存热。

厚内层、厚外层、大面积铺铜和整层平面,让板子本身具有相对于板上所有元件都算很大的热容。把这样一块组件推进炉子,两件事同时发生。小元件——阻容、细间距引脚、薄塑料本体——几乎紧跟炉内风温,因为它们没什么可吸的;铜不跟。升温时它滞后,降温时它也滞后,而直接连进厚铜平面的焊盘滞后得最厉害。

于是窗口从两头同时收紧。给足能量和时间,让厚铜区域达到焊料真正润湿的状态,那些低热容元件已经在自己的上限之上待了一段时间;反过来,照顾好小元件,大铜层下面的一部分焊点就始终没润湿好。没有哪一组参数能让这个矛盾消失,只有一条有意识地做了取舍的曲线。 而这条曲线必须由一个同时知道铜分布和元件耐温边界的人来写。

最后半句话正是合同失守的地方。铜分布是你的,元件耐温来自器件数据表,炉子是装配方的——这三者的交集没有归属人。

为什么它最后是扯皮,而不是一个不良

把第一批出问题之后的典型过程走一遍。

大平面上的焊点回来是发暗的、颗粒状的,或者肉眼能看出没润湿;厚铺铜旁边有几颗立片;某个连接器本体有轻微变形。买方的解读:装配方套了通用曲线,没有针对这块板调整。装配方的解读:买方给的板铜厚设计超出常规工艺窗口,而且事先没说。

两种解读都站得住,这恰恰就是问题。去找那份能定分止争的文件,你通常会看到:

  • RFQ 写的是「SMT 装配,按 IPC-A-610 Class 2」。
  • PO 里没有一个字提到测温。
  • 报价里有一项「机器调试费」,但没定义这笔钱产出了什么。
  • 没人要求过曲线记录,所以也就没有保留——或者在装配方内部系统里有一份,而你没有权利看。

这一组文件里,没有任何一条把曲线判给了谁。Class 2 告诉你成品焊点将被如何判定,它不说那个焊点是由谁负责的参数做出来的。验收等级和工艺归属是两条不同的条款,而买方常年只写前一条。验收这一侧单独能推到多远,另文已讲:焊点验收等级与不良处置——但任何验收条款都不会追溯地告诉你曲线本该归谁写。

本文用四项声明把这个缺口补上。它们短到可以直接贴进 RFQ,具体到可以被报价。

声明一:曲线由谁开发,在什么东西上开发

写明回流热曲线由哪一方开发,以及在什么实物上开发。

诚实的答案只有三个,成本各不相同:

(a)装配方开发,在你的板上开发。 常规安排。即使如此也要明写,因为「参数由装配方定」和「装配方对参数适配这块板负责」不是同一个承诺,而只有后者在出事时帮得上你。

(b)装配方开发,在一块由你付费的专用测温件上开发。 这才是厚铜板真正需要的那一档。测温的含义是在选定位置贴热电偶、过炉、记录这些位置实际经历了什么。厚铜组件上测温的全部意义,在于量出低热容元件与埋在铜里的焊盘之间的差——这意味着那块贴了偶的板会被消耗掉,不能出货。这块板和这些元件总得有人付钱;PO 不写,装配方要么跳过测温,要么靠猜把它吸收掉。

(c)你提供曲线。 当你有一套前次验证过的工艺、希望被复现时,这是正当做法。它同时把风险完整转移给你:参数一旦由你给出,装配方只对照单执行负责,不对结果好坏负责。确认这就是你想要的再这么做。

然后说明开发所依据的东西。不需要你指定温度——写一条好条款根本不需要数值——而是指定输入:

  • 叠层与各层铜厚分布,包括哪些焊盘连进了厚铜平面
  • 元件清单,并标出热上限受限的那几颗
  • 焊料合金与锡膏
  • 板外形、板厚,以及是否需要载具或支撑治具

这份清单才是本声明的真正内容。手上没有铜分布就开发出来的曲线,是为一块通用板开发的曲线。

可用条款语言:

> 供方应为本组件开发回流热曲线,并应考虑制造资料中披露的各层铜厚分布与平面连接关系,以及 BOM 中标识的元件热限制。曲线开发应在贴附测温件上进行;该测温件的数量、消耗与费用应在报价中列明。

声明二:你有义务提供哪些输入

曲线的质量上限,就是装配方被告知的信息量。 这一类纠纷里有一半能追回到某个买方手上有、却从没发出去的输入。

各层铜厚,以及铜在哪里。 叠层图上的铜厚告诉装配方总质量,但不告诉他们铜集中在哪、哪些焊盘与铜热连接。挂在细线上的焊盘和直接落进厚平面的焊盘,表现起来像两种不同的元件。如果你的资料包只给层铜厚,装配方就是在凭眼睛从 Gerber 上读热行为。把区域标出来。

哪颗元件是热上限。 你的 BOM 上总有一颗元件在约束整条曲线——某个电解、某个塑料连接器、某个模块、某颗分类比其他都严的器件。装配方当然可以逐份查数据表,但你先说出是哪颗,这件事会更快也更可靠。按器件厂家数据表及其声明的分类回流条件来引用它。不要在 RFQ 里复述数值,让数据表做权威。

吸湿敏感状态。 MSL 管控是另一条条款,但它是曲线的输入——一颗已经吸湿的元件,无论曲线多好都会在回流中失效。如果烘烤与车间暴露时间条款还没进 PO,现在放进去:见吸湿敏感元件处理的 PO 声明。这里要强调的是次序:先有处理条款,再做曲线开发;在状态不受控的元件上开发出来的曲线,什么也证明不了。

是否双面、是否分次装配。 如果板子要过两次回流,厚铜区域被加热两次,第一面的元件还要再承受一次。事先说明是双面都回流,还是一面走选焊或手焊。 这会从根本上改变曲线,而它常常埋在装配图里而不是被明确声明。

板厚与翘曲预期。 厚铜板往往也是厚板,而厚板要让内部区域动起来需要更多能量。板厚在你的资料里;板子是否需要载具或支撑治具则可能不在。问一句。

可用条款语言:

> 需方应披露各层铜厚、厚铜区域位置,以及哪些元件焊盘与内层或外层平面热连接。需方应按器件厂家数据表及其声明的分类回流条件,指明约束回流曲线的元件。需方应说明每面预期的回流次数。

声明三:曲线算不算交付物?

这是几乎没人写、却决定了后面每一场争论的一条。

问题很简单:你收到板子的时候,是否也收到一份关于炉子实际做了什么的记录? 三种可能:

没有记录。 默认状态。装配方把曲线作为内部工艺知识持有。这在行业里完全正常,对简单板也完全够用。但在厚铜板上,它意味着一旦焊点出问题,你手上没有任何关于工艺的证据,而他们手上那份你也读不到。你是在凭记忆谈判。

有记录,由供方保留,可按需提供。 务实的中间档。曲线记录照常生成、按工单归档,而你在发生质量事件时有合同上的查阅权。这一档便宜,因为它不要求任何新工作,只要求一个保留承诺和一个披露权。注意:「可按需提供」必须附上保留期限,否则它会衰减成什么都没有。

记录是一份交付文件。 曲线记录随首件或随批次交付。适用于:你打算日后把这个料号转到另一家装配方、你需要它进自己的鉴定档案、或者终端应用使得工艺记录成为你对下游的义务。

如果你要这份记录,就说明它包含什么——用结构性语言,不用数值:

  • 板上哪些位置贴了偶,以及为什么选这些位置
  • 位置中至少包含一颗低热容元件、至少包含一个连进厚铜的焊盘
  • 每个位置在整个过炉过程中的实测曲线
  • 所用锡膏与合金
  • 该记录产生时的炉子配置标识
  • 日期、工单号、板版本

第二条是厚铜板专属的那条。只在一个好测的位置贴一颗偶做出来的曲线记录,对这一类板什么都证明不了——它的全部价值在于把同一块板、同一次过炉里的两个热极端同时呈现出来。

如果首件检验已经在你的流程里,这份记录最自然的归宿就是首件包,条款结构见首件检验报告与放行条款。在首件交付物清单里加一行「回流曲线记录」,远比把它作为独立文件单独去谈要容易。

可用条款语言:

> 回流曲线记录应由供方生成,并按质量协议约定的期限保留;在发生任何与焊接相关的质量事件后,供方应按需方要求提供该记录。测温位置应至少包含一颗低热容元件与一个连接厚铜平面的焊盘。〔适用时:该记录应作为首件资料包的一部分交付。〕

声明四:曲线变了,谁必须被通知?

一条已验证的曲线,是某一个组合的快照:这个板版本、这份 BOM、这款锡膏、这台炉子、这套载具。任何一项变了,快照就可能不再成立。普通板上余量能吸收掉大部分变化;厚铜板上,余量正是你花测温那一轮买来的东西,所以变化会直接消耗它。

那些变了却没人当成变更的事:

  • 炉子。 设备在产线之间被重新分配。在一种配置上开发的曲线,不自动适用于另一种配置。
  • 锡膏。 换合金,甚至同合金换一款锡膏,工艺行为都会变。
  • 载具或治具。 支撑治具是热路径的一部分。不带它跑,或换一套跑,是另一个热系统。
  • 你的铜。 你加了一层平面、把某层加厚、或者把一个连接器挪到了铺铜上。在你这边是一次小改版;在炉子那边是一块新板。
  • BOM。 一颗已批准的替代料,热分类可能与曲线当初所依据的那颗不同。这是最安静的一条,因为替代料是按电气和机械等效性批的,热上限很少被查。

最后这条值得单独说一句:热等效性不属于标准替代料审批内容。 如果你的审批流程查的是封装、功能和可得性,它就没有在查这颗替代料是否与这块板所需的曲线兼容。把这一项加进去。

所以这条条款必须双向。供方通知你工艺侧变更;你通知供方板侧与 BOM 侧变更。对翻单来说,最干净的挂靠点是你已有的变更控制条款,结构见厚铜板翻单的变更控制条款——曲线只是其中又一项受控项。

可用条款语言:

> 供方应在任何影响本组件已验证曲线的回流设备配置、锡膏或合金、支撑治具变更之前通知需方,并说明是否需要重新测温。需方应将铜厚、平面连接关系、板厚或热受限元件(含已批准替代料)的任何变更通知供方。任何一方的变更均可能需要新的测温件,其费用应在受影响批次投产前约定。

这笔钱在报价里的位置

以上没有一项是免费的,装作免费正是它被砍掉的原因。把成本放在它该在的地方:

项目 / 内容 / 出现位置
项目内容出现位置
测温件为贴偶与测量而消耗的板与元件NRE,按版本
曲线开发收敛出一条本板能承受的曲线所需的工程工时NRE,按版本
曲线记录文件生成与保留NRE 或质量协议
重新测温由声明四的变更触发变更单

这是按版本一次性的费用,不是按件成本——这让它既容易批,又很不该省。如果你在比的几份报价里看不到这些行,说明供方要么把它折进了调试费,要么认为不需要,而你从价格上分辨不出是哪一种。把范围压成可比行项的通用做法,见PCBA 代工的供方范围界定。

还有一个框架性要点。曲线处理的是制造瞬时的热问题,不是在役的热问题。 按载流和工作温度选铜厚,是远在装配之前做出的设计决策,属于另一道工序,见载流与热预算对铜厚的决定。两者只在一个方向上相互作用:你为在役原因选定的铜厚,设定了后面某个人要写的那条曲线有多难写。 而通常没人告诉装配方这个选择是出于热考虑——这正是声明二要求你说明的原因。

供应商的典型回答,以及该怎么追问

「我们有丰富的厚铜装配经验。」

追问:你们是按板版本测温还是按板族测温,测温件是否单独报价?经验不是工艺承诺。

「我们的曲线属于专有工艺。」

合理。那就别要曲线本身,改要保留期限 + 质量事件披露权。多数供应商会同意后者,即使拒绝前者。

「测温已包含在调试费里。」

追问:消耗了什么?如果答案是「没消耗什么」,那就没有过贴偶的板,「测温」的实际含义是调用一个存好的配方。

「板子先寄来,我们跑一下看看。」

追问:是不是拿第一批量产当测温件;如果是,这批的损耗归谁。

「我们可以跑你现有的曲线。」

只有在炉子、锡膏、治具都相同时才有意义,而它们不会相同。追问:在跑批之前,是否打算用一块贴偶的板去验证这条迁移过来的曲线。

贴进 RFQ 的版本

四行,按顺序:

  1. 归属。 供方基于已披露的铜分布与元件热限制,为本组件开发回流曲线;测温件单独报价。
  2. 输入。 需方披露各层铜厚、厚铜区域位置、与平面连接的焊盘、按数据表引用的热受限元件、每面回流次数。
  3. 交付物。 曲线记录生成并保留;测温位置含一颗低热容元件与一个连平面焊盘;质量事件后按需提供。
  4. 变更控制。 双方互相通知设备、锡膏、治具、铜厚、板厚、热受限元件(含已批准替代料)的变更;重新测温费用在受影响批次投产前约定。

验收等级照旧——引用 IPC-A-610 和你的等级,位置不动。这四行位于它的上游,回答的是另一个问题:不是焊点将被如何判定,而是做出这个焊点的条件由谁负责。

厚铜订单的制造侧从厚铜 PCB 页面开始;装配范围见PCB 装配页面;要把资料包递到工程侧,用报价表单。能力边界以 PCB168 能力页公开口径为准,具体以逐项目工程评审确认。另外,厚铜板表面处理会同时影响可焊性与曲线依据,选型见厚铜板表面处理选型。

FAQ

PCBA 报价里一般包含回流曲线开发吗?

曲线开发通常被默认包含、很少单列。在厚铜板上,这个默认恰恰是风险点:装配方可能调用一个存好的配方就称之为测温。追问两件事——是否消耗一块贴偶的板,以及这块板是否被报价。

厚铜板回来有焊点没润湿,责任在谁?

合同上,在 PO 把曲线判给的那一方。如果 PO 对此沉默,就不存在定责机制,只剩谈判——而这四项声明存在的全部目的就是避免这种局面。

我自己指定曲线,是不是就绕过这个问题了?

可以,但风险随之转到你身上。装配方变成只对执行你的参数负责,不对结果负责。当你有一套希望被复现的已验证工艺时,这是合理的;当你是从一块以前的、不同的板上猜过来时,这很冒险。

已批准的替代料需要重新验证曲线吗?

如果替代料声明的分类回流条件与原件不同,需要。标准替代料审批查的是功能与封装,不是热兼容性。把热分类加进你的审批判据。

过两次回流需要两条曲线吗?

两次过炉是两个不同的热事件——第二次加热的是已经焊好的元件和已经循环过一次的铜。一条曲线是否能覆盖两次,是装配方的工艺判断;但他们只有在你声明了回流次数的前提下才能做这个判断。声明它。

IPC-A-610 的 Class 2 或 Class 3 能定下曲线归属吗?

不能。验收等级管的是成品焊点如何评价;工艺参数的归属是另一条条款,必须单独写。

一份有用的曲线记录应该包含什么?

哪些位置贴了偶及选择理由、每个位置在整个过炉过程中的实测曲线、锡膏与合金标识、炉子配置标识、日期与板版本。对厚铜板,这些位置必须在同一块板、同一次过炉里跨越两个热极端,否则这份记录描述不了它本该描述的那个问题。

来源

  • IPC-A-610《电子组件可接受性》——仅按名引用其焊点验收等级框架,本文不复述任何数值判据。
  • J-STD-001《焊接电气与电子组件要求》——仅按名引用其工艺要求结构。
  • J-STD-020《非气密表面贴装器件湿气/回流敏感性分类》——仅按名引用,作为元件分类回流条件的依据来源;具体限值请读器件厂家数据表,不要从本文获取。
  • IPC-7711/7721《电子组件返工、改装与修复》——在回流之后的干预语境下按名引用。
  • 器件厂家数据表——任何单颗元件热限制与分类回流条件的唯一权威来源。
  • PCB168 能力页——本文关于 PCB168 能力表述的唯一来源;本文未声明任何能力数值、交期、良率、设备或客户案例。

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