PCB板變形的危害、原因和改善措施
發(fā)表時間:2020-09-17 12:08:48 人氣:3413
電路板經(jīng)過回流焊時大多容易發(fā)生板彎板翹,嚴(yán)重的話甚至?xí)斐稍蘸?、立碑等情況,那么應(yīng)該如何克服這些問題呢?為什么PCB板變形?有什么改善PCB板變形的措施嗎?
PCB板變形的危害
在自動化表面貼裝線上,電路板若不平整,會引起定位不準(zhǔn),元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上,甚至?xí)矇淖詣硬逖b機。裝上元器件的電路板焊接后發(fā)生彎曲,元件腳很難剪平整齊。板子也無法裝到機箱或機內(nèi)的插座上,所以,裝配廠碰到板翹同樣是十分煩惱。目前的表面貼裝技術(shù)正在朝著高精度、高速度、智能化方向發(fā)展,這就對做為各種元器件家園的PCB板提出了更高的平整度要求。
在IPC標(biāo)準(zhǔn)中特別指出帶有表面貼裝器件的PCB板允許的最大變形量為0.75%,沒有表面貼裝的PCB板允許的最大變形量為1.5%。實際上,為滿足高精度和高速度貼裝的需求,部分電子裝聯(lián)廠家對變形量的要求更加嚴(yán)格,如我公司有多個客戶要求允許的最大變形量為0.5%,甚至有個別客戶要求0.3%。
PCB板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成,各材料物理和化學(xué)性能均不相同,壓合在一起后必然會產(chǎn)生熱應(yīng)力殘留,導(dǎo)致變形。同時在PCB的加工過程中,會經(jīng)過高溫、機械切削、濕處理等各種流程,也會對板件變形產(chǎn)生重要影響,總之可以導(dǎo)致PCB板變形的原因復(fù)雜多樣,如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形,成為PCB制造商面臨的最復(fù)雜問題之一。
PCB板變形產(chǎn)生原因分析
一般電路板上都會設(shè)計有大面積的銅箔來當(dāng)作接地之用,有時候Vcc層也會有設(shè)計有大面積的銅箔,當(dāng)這些大面積的銅箔不能均勻地分佈在同一片電路板上的時候,就會造成吸熱與散熱速度不均勻的問題,電路板當(dāng)然也會熱脹冷縮,如果漲縮不能同時就會造成不同的應(yīng)力而變形,這時候板子的溫度如果已經(jīng)達(dá)到了Tg值的上限,板子就會開始軟化,造成永久的變形。
電路板上各層的連結(jié)點(vias,過孔)會限制板子漲縮
現(xiàn)今的電路板大多為多層板,而且層與層之間會有向鉚釘一樣的連接點(vias),連結(jié)點又分為通孔、盲孔與埋孔,有連結(jié)點的地方會限制板子漲冷縮的效果,也會間接造成板彎與板翹。
電路板本身的重量會造成板子凹陷變形
一般回焊爐都會使用鏈條來帶動電路板于回焊爐中的前進,也就是以板子的兩邊當(dāng)支點撐起整片板子,如果板子上面有過重的零件,或是板子的尺寸過大,就會因為本身的種量而呈現(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象,造成板彎。
V-Cut的深淺及連接條會影響拼板變形量
基本上V-Cut就是破壞板子結(jié)構(gòu)的元兇,因為V-Cut就是在原來一大張的板材上切出溝槽來,所以V-Cut的地方就容易發(fā)生變形。(相關(guān)閱讀:電路板去板邊—V-Cut 分板機)
PCB變形的改善措施
1、降低溫度對板子應(yīng)力的影響
既然「溫度」是板子應(yīng)力的主要來源,只要降低回焊爐的溫度或是調(diào)慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度,就可以大大地降低板彎及板翹的情形發(fā)生。不過可能會有其他副作用就事了。
2、采用高Tg的板材
Tg是玻璃轉(zhuǎn)換溫度,也就是材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)的溫度,Tg值越低的材料,表示其板子進入回焊爐后開始變軟的速度越快,而且變成柔軟橡膠態(tài)的時間也會變長,板子的變形量當(dāng)然就會越嚴(yán)重。採用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)力變形的能力,但是相對地材料的價錢也比較高。
3、增加電路板的厚度
許多電子的產(chǎn)品為了達(dá)到更輕薄的目的,板子的厚度已經(jīng)剩下1.0mm、0.8mm,甚至作到了0.6mm的厚度,這樣的厚度要保持板子在經(jīng)過回焊爐不變形,真的有點強人所難,建議如果沒有輕薄的要求,板子最好可以使用1.6mm的厚度,可以大大降低板彎及變形的風(fēng)險。
4、減少電路板的尺寸與減少拼板的數(shù)量
既然大部分的回焊爐都採用鏈條來帶動電路板前進,尺寸越大的電路板會因為其自身的重量,在回焊爐中凹陷變形,所以盡量把電路板的長邊當(dāng)成板邊放在回焊爐的鏈條上,就可以降低電路板本身重量所造成的凹陷變形,把拼板數(shù)量降低也是基于這個理由,也就是說過爐的時候,盡量用窄邊垂直過爐方向,可以達(dá)到最低的凹陷變形量。
5、使用過爐托盤治具
如果上述方法都很難作到,最后就是使用過爐托盤 (reflow carrier/template) 來降低變形量了,過爐托盤可以降低板彎板翹的原因是因為不管是熱脹還是冷縮,都希望托盤可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開始重新變硬之后,還可以維持住園來的尺寸。
如果單層的托盤還無法降低電路板的變形量,就必須再加一層蓋子,把電路板用上下兩層托盤夾起來,這樣就可以大大降低電路板過回焊爐變形的問題了。不過這過爐托盤挺貴的,而且還得加人工來置放與回收托盤。
6、改用實連接、郵票孔,替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut會破壞電路板間拼板的結(jié)構(gòu)強度,那就盡量不要使用V-Cut的分板,或是降低V-Cut的深度。
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