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如何预防PCB板变形,原因又在哪里?

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由于PCB板经过回流焊时大多容易发生板弯板翘,严重的话甚至会造成元件空焊、立碑等情况,该怎么去克服呢?

PCB板变形的危害

在自动化表面贴装线上,电路板如果平整,会引起定位不准确,元器件无法插装或贴装到板子的孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的电路板焊接后发生弯曲,元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上,所以装配厂如果碰到板翘同样是十分烦恼。目前的表面贴装技术正在朝着高精度、高速度、智能化方向发展, 这就对做为各种元器件家园的PCB板提出了更高的平整度要求。在IPC标准中特别指出带有表面贴装器件的PCB板允许的最大变形量为0.75%,没有表面贴装的PCB板允许的最大变形量为1.5%。实际上,为满足高精度和高速度贴装的需求,部分电子装联厂家对变形量的要求更加严格,如我公司有多个客户要求允许的最大变形量为0.5%,甚至有个别客户要求0.3%。

PCB板由铜箔、树脂、玻璃布等材料组成,各材料物理和化学性能均不相同,压合在一起后必然会产生热应力残留,导致变形。同时在PCB的加工过程中,会经过高温、机械切削、湿处理等各种流程,也会对板件变形产生重要影响,总之可以导致PCB板变形的原因复杂多样,如何减少或消除由于材料特性不同或者加工引起的变形,成为PCB制造商面临的最复杂问题之一。

PCB板变形产生的原因,主要有几大类:电路板上的铺铜面面积不均匀,会恶化板弯与板翘;电路板上各层的连结点(vias,过孔)会限制板子涨缩;电路板本身的重量会造成板子凹陷变形;V-Cut的深浅及连接条会影响拼板变形量;压合材料、结构、图形也会对板件的变形造成影响;PCB板加工过程中会引起变形。

PCB板翘曲变形的预防

电路板翘曲对印制电路板的制作影响是非常大的,翘曲也是电路板制作过程中的重要问题之一,装上元器件的板子焊接后发生弯曲,组件脚很难整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上,所以,电路板翘曲会影响到整个后序工艺的正常运作。现阶段印制电路板已进入到表面安装和芯片安装的新时代,工艺对电路板翘曲的要求可谓是越来越高。所以需要找到半路帮翘曲的原因。

工程设计:印制板设计时需要注意:层间半固化片的排列应当对称、多层板芯板和半固化片应使用同一供应商的产品、外层A面和B面的线路图形面积应尽量接近。

下料前烘板:覆铜板下料前烘板(150摄氏度,时间8±2小时)目的是去除板内的水分,同时使板材内的树脂完全固化,进一步消除板材中剩余的应力,这对防止板翘曲是有帮助的。

半固化片的经纬向:半固化片层压后经向和纬向收缩率不一样,下料和迭层时必须分清经向和纬向。否则,层压后很容易造成成品板翘曲,即使加压力烘板亦很难纠正。成卷的半固化片卷起的方向是经向,而宽度方向是纬向;对铜箔板来说长边时纬向,短边是经向。

层压后除应力:多层板在完成热压冷压后取出,剪或铣掉毛边,然后平放在烘箱内150摄氏度烘4小时,以使板内的应力逐渐释放并使树脂完全固化,这一步骤是必不可少的。

薄板电镀时需要拉直:0.4~0.6mm超薄多层板作板面电镀和图形电镀时应制作特殊的夹辊,在自动电镀线上的飞巴上夹上薄板后,用一条圆棍把整条飞巴上的夹辊串起来,从而拉直辊上所有的板子,这样电镀后的板子就不会变形。若无此操作,经电镀二三十微米的铜层后,薄板会弯曲,而且难以补救。

热风整平后板子的冷却:印制板热风整平时经焊锡槽(约250摄氏度)的高温冲击,取出后应放到平整的大理石或钢板上自然冷却,在送至后处理机作清洗。这样对板子防翘曲很有好处。

翘曲板子的处理:管理有序的工厂,印制板在最终检验时会作100%的平整度检查。凡不合格的板子都将挑出来,放到烘箱内,在150摄氏度及重压下烘3~6小时,并在重压下自然冷却。然后卸压把板子取出,在作平整度检查,这样可挽救部分板子,有的板子需作二到三次的烘压才能整平。若以上涉及的防翘曲的工艺措施不落实,部分板子烘压也没用,只能报废。

 

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