PCB變形的原因和改進(jìn)

1、pcb變形的原因和改進(jìn)當(dāng)板舉行回流焊接時(shí)，電路板很簡單彎曲并變形。假如是嚴(yán)峻的話，甚至?xí)斐煽蘸负褪臓顩r。應(yīng)當(dāng)如何克服？1. 電路板變形損壞 在自動(dòng)表面貼裝線上，假如電路板不光潔，會(huì)導(dǎo)致定位不精確，元件無法插入或粘貼到電路板的孔和表面貼裝墊上，甚至自動(dòng)插入機(jī)也會(huì)損壞。裝配有元件的電路板在焊接后彎曲，元件支腳難以按挨次切割。電路板不能裝入外殼或插座中，因此組裝廠卡在電路板上同樣令人苦惱。目前，表面貼裝技術(shù)正朝著高精度，高速度和智能化方向進(jìn)展，對(duì)各種元件所在的pcb板提出了更高的平坦度要求。深圳市銘華航電smt貼片加工廠在ipc標(biāo)準(zhǔn)中，帶有表面貼裝器件的pcb板的最大允許變形為0.75，沒有表

2、面貼裝器件的pcb板的最大允許變形為1.5。實(shí)際上，為了滿足高精度和高速安裝的要求，一些安裝創(chuàng)造商對(duì)變形量有更嚴(yán)格的要求。例如，我們公司的幾個(gè)客戶允許的最大變形量為0.5，甚至一些客戶需要0.3。 pcb板由銅箔，樹脂，玻璃布等材料組成。每種材料的物理和化學(xué)性質(zhì)是不同的。當(dāng)壓在一起時(shí)，不行避開地會(huì)發(fā)生熱應(yīng)力殘留，導(dǎo)致變形。同時(shí)在pcb加工過程中，通過高溫，機(jī)械切削，濕法工藝等工藝，會(huì)對(duì)板材變形產(chǎn)生很大影響，總之會(huì)造成pcb變形復(fù)雜，如何削減或消退造成的通過不同的材料特性和加工，pcb創(chuàng)造商的變形是最復(fù)雜的問題之一。2.分析變形緣由 pcb板的變形需要從材料，結(jié)構(gòu)，圖形分布和加工過程等方面舉行討

3、論。本文分析和闡述了可能的變形和改進(jìn)辦法的各種緣由。電路板上銅表面的面積不勻稱，這會(huì)使電路板的彎曲和翹曲變差。 普通的電路板會(huì)設(shè)計(jì)用大面積的銅箔舉行接地，有時(shí)vcc層設(shè)計(jì)了大面積的銅箔，當(dāng)這些大面積的銅箔不能勻稱分布在同一電路板上時(shí)，會(huì)造成熱量不勻稱冷卻速度，電路板，固然，也可以加熱冷脹，假如增強(qiáng)，不能同時(shí)可以造成不同的應(yīng)力和變形，此時(shí)板的溫度假如tg已達(dá)到上限值，板會(huì)開頭軟化，導(dǎo)致永遠(yuǎn)變形。電路板每層上的銜接點(diǎn)（通孔，通孔）將限制電路板的膨脹和收縮 如今，電路板大多是多層的，層之間會(huì)有類似鉚釘?shù)你暯狱c(diǎn)（過孔）。銜接點(diǎn)分為通孔，盲孔和埋孔。在存在銜接點(diǎn)的狀況下，板的膨脹和收縮的影響將受到限制，

4、并且還將間接地引起板的彎曲和翹曲。電路板本身的分量會(huì)使電路板的壓痕變形 通常，背焊爐將用法鏈條在背焊爐中向前驅(qū)動(dòng)電路板，也就是說，囫圇電路板將由電路板兩側(cè)的支點(diǎn)支撐。 v形切口的深度和銜接將影響面板的變形基本上，v形切割是損壞板結(jié)構(gòu)的罪魁禍?zhǔn)祝捎趘形切割是切割原始大板上的凹槽，因此v形切割簡單變形的地方。2.1聲壓分析壓縮材料，結(jié)構(gòu)和圖形對(duì)板的變形 pcb板是由芯板，半固化板和外銅箔壓縮而成，其中芯板和銅箔在壓在一起時(shí)會(huì)發(fā)生熱變形，變形量取決于熱膨脹系數(shù)（cte） ）這兩種材料。銅箔的熱膨脹系數(shù)（cte）約為1710-6。然而，一般fr-4基底在tg點(diǎn)的z cte為（5070）10 -6。上

5、述tg點(diǎn)為（250350）10-6，因?yàn)榇嬖诓ＡР?，x方向cte通常與銅箔相像。關(guān)于tg點(diǎn)的解釋： 當(dāng)高tg印刷版的溫度增強(qiáng)到一定區(qū)域時(shí)，基板將從“玻璃態(tài)”變?yōu)椤跋鹉z態(tài)”。此時(shí)的溫度稱為板的玻璃化溫度（tg）。也就是說，tg是為了保持基材的剛性最高溫度（）。也就是說，一般的pcb基板材料不僅會(huì)產(chǎn)生軟化，變形，熔化等現(xiàn)象，而且還會(huì)表現(xiàn)出機(jī)械和電氣特性的急劇下降。通常，tg板高于130度，高tg高于170度，中等tg高于150度。tg為170以上的pcb印刷電路板通常稱為高tg，pcb。 提高了基板的tg，可以提高印刷電路板的耐熱性，耐濕性，耐化學(xué)性和穩(wěn)定性。 tg值越高，板的耐溫性越好，特殊是在

6、無鉛工藝中，應(yīng)用的tg越高。高tg是指高耐熱性。隨著電子工業(yè)的迅速進(jìn)展，特殊是以計(jì)算機(jī)為代表的電子產(chǎn)品，pcb基板材料需要更高的耐熱性作為重要保證。以smt和cmt為代表的高密度安裝技術(shù)的浮現(xiàn)和進(jìn)展使得pcb在小孔徑，精細(xì)布線和薄成型方面越來越不能支持基板的高耐熱性。因此，普通fr-4和高tg fr-4之間的差異在于熱狀態(tài)下，特殊是在吸濕后的熱量下，機(jī)械強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性，粘附性，吸水性，熱分解性和熱膨脹性。材料不同，高tg產(chǎn)品顯然優(yōu)于一般pcb基板材料。 因?yàn)閳D形分布與芯板厚度或材料特性的差異，具有良好內(nèi)部圖形的芯板的擴(kuò)展是不同的。當(dāng)圖形分布與芯板厚度或材料特性不同時(shí)，當(dāng)圖形分布更勻稱且材料類

7、型全都時(shí)，不會(huì)發(fā)生變形。當(dāng)pcb板的層壓結(jié)構(gòu)不對(duì)稱或圖形分布不勻稱時(shí)，不同芯板的cte將大不相同，這將導(dǎo)致壓實(shí)過程中的變形。變形機(jī)制可以通過以下原理來說明。圖。 1一般半固化片的動(dòng)態(tài)粘度曲線 假設(shè)核心板有兩種cte大差異通過a固化壓制在一起，其中a核心板cte為1.510-5 /，核心板長度為1000mm。在壓制過程中，用作粘合片的半凝固片通過軟化，流淌和填充三個(gè)階段與兩個(gè)芯板粘合在一起。 圖1為一般fr-4樹脂在不同加熱速率下底部的運(yùn)動(dòng)粘度曲線，普通來說，材料從90到流淌，并達(dá)到tg以上的交聯(lián)固化開頭，并在固化前半固化狀態(tài)為自由度，自由膨脹芯板和銅箔處于加熱狀態(tài)，其變形可以通過它們的價(jià)值來轉(zhuǎn)

8、變cte和溫度。為了模擬壓制條件，溫度從30到180，此時(shí)，兩個(gè)芯板的變形分離為delta la =（18030）x1.510 -5 m /x1000mm = 2.25 mmdelta lb =（18030）x2.5 x10-5 m /x1000mm = 3.75 mm此時(shí)，因?yàn)榘肽倘蕴幱谧杂蔂顟B(tài)，兩個(gè)芯板一長一短，不干涉，并且尚未變形。，2所示，壓合后將在高溫下保持一段時(shí)光，直到a固化徹低固化，樹脂達(dá)到固化狀態(tài)，此時(shí)不能流淌，兩種芯板在一起。當(dāng)溫度下降，沒有夾層樹脂束縛時(shí)，芯板會(huì)回到初始長度，不會(huì)產(chǎn)生變形，但事實(shí)上兩塊芯板在高溫下已經(jīng)固化樹脂粘合，在冷卻過程中不能自動(dòng)收縮，其中一塊核心板收

9、縮應(yīng)為3.75毫米，事實(shí)上當(dāng)收縮大于2.25毫米時(shí)受到a核板的妨礙，要實(shí)現(xiàn)兩塊核心板之間的力平衡，b核心板不能縮小到3.75毫米，而且一顆核心板的收縮將大于2.25mm，使得囫圇板將朝b芯板彎曲，2所示。圖2不同cte芯板壓制過程中的變形圖 基于以上分析，可以看出pcb板的層疊結(jié)構(gòu)和材料類型是否勻稱分布對(duì)不同芯板與銅箔之間的cte差異有挺直影響。在壓實(shí)過程中，通過半凝固板的固定過程保持膨脹和收縮的差異，終于形成pcb板的變形。2.2 pcb加工過程中的變形 pcb板加工過程中變形的緣由十分復(fù)雜，可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。其中，熱應(yīng)力主要在壓制過程中產(chǎn)生，而機(jī)械應(yīng)力主要在積累，運(yùn)送和烘烤過程中產(chǎn)生

10、。以下是流程挨次的簡要研究。 覆銅板材：銅包覆板是雙面的，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，沒有圖形。銅箔與玻璃布的cte幾乎相同，因此在壓實(shí)過程中幾乎不會(huì)發(fā)生由不同cte引起的變形。然而，因?yàn)殂~包覆板壓機(jī)的大尺寸和熱板不同區(qū)域的溫差，在壓制過程中不同區(qū)域的樹脂的固化速度和程度會(huì)略有不同，并且動(dòng)態(tài)粘度會(huì)不同。加熱速率也會(huì)有很大差異，因此也會(huì)發(fā)生由固化過程中的差異引起的局部應(yīng)力。通常，壓縮后應(yīng)力將得到平衡，但在后續(xù)加工中會(huì)逐漸釋放并產(chǎn)生變形。粘貼：pcb壓制是產(chǎn)生熱應(yīng)力的主要過程，其中不同材料或結(jié)構(gòu)引起的變形在前一節(jié)舉行了分析。與覆銅板的壓實(shí)類似，也會(huì)發(fā)生由不同固化過程引起的局部應(yīng)力。因?yàn)楹穸雀?，圖形分布多樣化，半固

11、化片材更多，pcb板材的熱應(yīng)力也比銅包層板材更難以消退。 pcb的應(yīng)力在隨后的鉆孔，成形或燒烤過程中釋放，導(dǎo)致pcb變形。 焊，烘烤工藝等字符：因?yàn)樽韬赣湍袒荒芑ハ喽询B，所以pcb將在烤盤上設(shè)置在烤盤上固化，電阻焊接溫度在150左右，剛剛超過中下tg材料點(diǎn)tg，tg高于樹脂為高彈性狀態(tài)，板材在重力作用下簡單爆破變形或變形。熱風(fēng)焊錫找平：一般板式熱風(fēng)焊錫爐通常的錫爐溫度為225265，時(shí)光為3 s至6 s。熱風(fēng)溫度為280300。通常的板焊料從室溫進(jìn)入錫爐，后處理洗滌和室溫后兩分鐘。整平熱風(fēng)焊料的囫圇過程是淬火過程。因?yàn)殡娐钒宀牧喜煌医Y(jié)構(gòu)不勻稱，在冷熱過程中不行避開地浮現(xiàn)熱應(yīng)力，導(dǎo)致微應(yīng)變

12、和囫圇變形翹曲區(qū)域。 儲(chǔ)存：半成品階段pcb板的儲(chǔ)存普通牢固地插入擱板，不適合擱板的緊密調(diào)節(jié)，或者在儲(chǔ)存過程中堆放板放置會(huì)造成機(jī)械變形。板。特殊是，對(duì)2.0mm以下薄板的影響更為嚴(yán)峻。除上述因素外，影響pcb變形的因素?zé)o數(shù)。3.改進(jìn)措施那么如何通過背焊爐防止板材彎曲和板材翹曲？1.降低溫度對(duì)板材應(yīng)力的影響 因?yàn)椤皽囟取笔前宀膽?yīng)力的主要來源，只要降低回焊爐的溫度或調(diào)整回焊爐中慢板的加熱和冷卻速度，板材彎曲和板材翹曲的狀況就可以了大大削減。但可能還有其他副作用。2.高tg板tg是玻璃化改變溫度，其是材料從玻璃態(tài)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度。材料的tg值越低，進(jìn)入背焊爐后電路板開頭變軟越快，變成軟橡膠狀態(tài)的時(shí)光

13、越長，電路板的變形固然就越嚴(yán)峻。用法較高tg的板可以增強(qiáng)它們承受應(yīng)力和變形的能力，但是材料的成本相對(duì)較高。增強(qiáng)電路板的厚度許多電子產(chǎn)品為了達(dá)到更薄的目的，板的厚度有1.0毫米和0.8毫米，即使厚度為0.6毫米，這個(gè)厚度保持板焊后爐子不變形，真正站立，建議假如沒有輕浮的要求，板子最好可以用法1.6毫米厚度，可以大大降低板材彎曲和變形的風(fēng)險(xiǎn)。4.減小電路板的尺寸和面板的數(shù)量因?yàn)榇蟛糠直澈笭t采納鏈條驅(qū)動(dòng)電路板，電路板的尺寸越大，因?yàn)槠渥陨淼姆至?，焊接爐背面凹陷變形，所以盡量放置電路的長邊板作為鏈條上的邊緣回到焊接爐，可以減輕電路板本身造成的分量下垂變形，削減化妝的數(shù)量也是出于這個(gè)緣由，也就是說，一個(gè)

14、爐子，盡可能用窄邊垂直于爐子的方向，可以實(shí)現(xiàn)最低的下垂變形。5.二手托盤夾具假如上述辦法難以實(shí)現(xiàn)，最后是用法爐盤（回流載體/模板），削減爐托的變形可以削減板彎板變熱，由于既熱又冷，都希翼托盤可以保持電路板等到電路板溫度低于tg值開頭變硬，也可以保持花園的大小。假如單層托盤不能削減電路板的變形，就要加一個(gè)蓋子，將電路板上下兩個(gè)托盤夾緊，這樣電路板背焊爐變形的問題可以大大削減。然而，這種爐托是昂貴的，但也必需添加人工儲(chǔ)存和回收托盤。6.用法實(shí)心銜接和印章孔代替v形切割分隔器因?yàn)関形切割會(huì)破壞板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此盡量不要用法v形切割器或減小v形切口的深度。實(shí)際銜接：采納刀式分割機(jī)郵票孔pcb生產(chǎn)工程的優(yōu)化：不同材料對(duì)板材變形的影響計(jì)算了不同材料的過度變形和缺陷率，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，低tg材料變形缺陷比高tg，高tg材料顯示為包裝材料，但是，低于tg的材料，在加工過程中同時(shí)加工，烘烤溫度150，最高對(duì)較低tg材料的影響將大于高tg材料。工程設(shè)計(jì)討論工程設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能避開結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，材料不對(duì)稱和圖形不對(duì)稱的設(shè)計(jì)，以削減變形的產(chǎn)生。同時(shí)，在討論過程中還發(fā)覺，芯板的挺直壓縮結(jié)構(gòu)比銅箔更簡單變形。從表2可以看出，兩種結(jié)構(gòu)的不合格缺陷率顯然不同，可以理解為芯板的壓縮結(jié)構(gòu)由三個(gè)芯