什么是SMT過爐托盤(Reflow Carrier)？為什么SMT生產(chǎn)有時(shí)候需要用到SMT過爐托盤(Reflow Carrier)？有時(shí)候又需要用到全程托盤或全線載具(Full Process Carrier)？

所謂的【SMT過爐托盤或過爐載具】真的就是拿來盛載PCB然后拿去過回流焊爐(Reflow Oven)的托盤或載具。托盤載具上面通常會(huì)有定位柱用來固定PCB以防止其跑位或變形，有些更高級(jí)的托盤載具還會(huì)多加一個(gè)蓋子，通常是給FPC用的，并安裝磁鐵于上、下載具當(dāng)吸盤扣緊用，這樣可以更確實(shí)的避免板子變形。

 

使用【SMT過爐托盤或過爐載具】的目的通常有：

1、降低PCB變形。 

這里之所以說是「降低」，而不說「防止」，是因?yàn)椴徽撨^爐載具設(shè)計(jì)得再好，PCB經(jīng)過回流焊高溫后多多少少還會(huì)有一些變形，只要變形在不影響品質(zhì)的范圍內(nèi)就可以了。

2、防止過重零件掉落。

以上兩點(diǎn)其實(shí)都與SMT回流焊爐(Reflow oven)的高溫區(qū)有關(guān)，以現(xiàn)在絕大部分產(chǎn)品采用無鉛制程來說，無鉛的SAC305錫膏的熔錫溫度為217℃，而SAC0307錫膏的熔錫溫度大約落在217℃～225℃，其回流焊最高溫度一般都建議在240～250℃之間，但是為了成本的考量，一般我們選用的FR4板材為Tg150以上而已（不清楚Tg是什么的朋友，請(qǐng)參考【何謂玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg, Glass Transition Temperature)】一文），也就是說PCB進(jìn)入到回流焊爐高溫區(qū)的時(shí)候，其實(shí)早就超過其玻璃轉(zhuǎn)移溫度變成橡膠態(tài)，橡膠態(tài)下的PCB會(huì)變形只是表現(xiàn)出其材料特性剛剛好而已。

再加上板子厚度的變薄，從一般的1.6mm厚度降低到0.8mm，深圳宏力捷還見過0.4mm的PCB，這樣薄的電路板在經(jīng)過回流焊爐（SMT Reflow）的高溫的洗禮時(shí)，就更容易因?yàn)楦邷囟霈F(xiàn)板子變形的問題了。

至于打在第一面的過重零件，容易在過第二面回流焊掉落的原因應(yīng)該不用多做解釋了，反而是很多朋友有疑問【為什么SMT二次回流焊時(shí)第一面零件不會(huì)掉落？再回流焊熔錫溫度會(huì)升高?】，就請(qǐng)自行參考相關(guān)文章了。二次回流焊時(shí)避免第一面零件掉落的解決方法

【SMT過爐托盤或過爐載具】就是為了克服PCB變形與零件掉落的問題而出現(xiàn)，它一般利用定位柱來固定PCB的定位孔，在板材高溫變形時(shí)有效維持PCB的形狀降低板材變形，當(dāng)然還得有其他的筋條來輔佐板材中間位置因?yàn)橹亓τ绊懣赡軓澢鲁恋膯栴}。

另外，也可以利用過爐載具不易變形的特性在「過重零件」的下方設(shè)計(jì)肋條或支撐點(diǎn)來確保零件無掉落的問題，不過這個(gè)載具的設(shè)計(jì)必須非常小心以避免支撐點(diǎn)過度頂起零件造成第二面錫膏印刷不準(zhǔn)的問題發(fā)生。
 

綜上所述，一個(gè)良好的【SMT過爐托盤或過爐載具】必須具備以下的特性需求：

?　其軟化變形溫度應(yīng)該要高于300℃以上，要可以重復(fù)使用，不會(huì)變形。這是最主要要求。

?　要有較小的熱膨脹性。熱脹冷縮為一般材料的特性，如果載具熱膨脹太大，反而會(huì)破壞PCB。

?　材料要可以加工。

?　材料最好要輕。因?yàn)橐鳂I(yè)員取放，太重的載具不適合一般的電子廠作業(yè)。

?　材料最好還要不易吸熱或是散熱要快。因?yàn)檩d具必須循環(huán)重復(fù)使用，如果過完回流焊后不能很快的降低溫度到人手可以拿取的溫度，就必須準(zhǔn)備更多的載具備用，這樣就會(huì)增加成本。

?　材質(zhì)要盡可能便宜，且可以量產(chǎn)。

一般常見的過爐載具的材料為鋁合金，另外也有使用高碳鋼、鎂合金來制作過爐托盤的，鋁合金雖然比一般的鐵金屬要輕，但產(chǎn)線的小姑娘拿起來還是有點(diǎn)重，而且鋁合金的材質(zhì)容易吸熱，過爐后需戴上隔熱手套或等待一段冷卻時(shí)間后方能拿起，操作上不是很方便。另外，還有一種【合成石過爐托盤(Reflow carrier)】，算是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材質(zhì)，但使用壽命較短，不過近來時(shí)有反應(yīng)會(huì)有過敏的現(xiàn)象發(fā)生。

 

全程托盤或全線載具(Full Process Carrier)？

一般的【SMT過爐載具】只有在板子過回流焊爐的時(shí)候使用，也就是說在回流焊爐以前的制程（印錫膏、貼片打件…）都不需要裝上載具，這樣可以減少載具的數(shù)量。

可是隨著PCB的厚度越來越薄，而且越來越密，而錫膏印刷的精度則要求越來越高。如果錫膏印刷的時(shí)候電路板已經(jīng)發(fā)生了變形，錫膏印刷的位置就會(huì)偏移，錫膏的厚度也會(huì)發(fā)生變化，這些都非常不利細(xì)間腳零件(fine pitch)與0402以下的零件。

當(dāng)有上述的問題發(fā)生時(shí)，最好的方法是透過設(shè)計(jì)變更的方式來解決，如果所有的設(shè)計(jì)都幫不上忙時(shí)，就得開始考慮使用【SMT全程載具】，這種載具其實(shí)就跟【過爐載具】一樣，唯一不一樣的地方就是要考慮錫膏印刷制程，所以PCB放入載具后必須要高出載具表面，就連定位柱也必須遵守，否則錫膏印刷就會(huì)出問題。

可以預(yù)見，使用【SMT全程載具】的數(shù)量對(duì)比【過爐載具】應(yīng)該會(huì)呈倍數(shù)增加，視SMT產(chǎn)線的長短而定，對(duì)于大量生產(chǎn)的產(chǎn)品來說，整個(gè)攤下來或許只是小錢，但對(duì)于小量多樣的產(chǎn)品來說，這些載具加起來的費(fèi)用幾乎都快可以買一部小汽車了。
 

后記：

如果你是RD或?qū)０附?jīng)理，請(qǐng)?jiān)敿?xì)評(píng)估設(shè)計(jì)所帶來的生產(chǎn)成本與品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，使用SMT載具不只要計(jì)算載具的費(fèi)用，還得多增加至少一個(gè)人力的工時(shí)來Loading/un-loading及傳送載具，操作過程中還可能因?yàn)椴恍⌒呐龅搅慵a(chǎn)生品質(zhì)問題。請(qǐng)記得總體成本的概念。