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PCB板在制造过程中如何防止翘曲

  • 2021-11-05 14:53:33
贴片机( 印刷电路板组装 , PCBA ) 也称为表面贴装技术。在制造过程中,焊膏在加热环境中被加热熔化,从而使PCB焊盘通过焊膏合金与表面贴装元件可靠结合。我们称此过程为回流焊。大多数电路板在进行回流焊(回流焊)时都容易发生板弯和翘曲。严重时甚至会造成空焊、立碑等元器件。

在自动化流水线中,电路板厂的PCB如果不平整,会造成定位不准确,元器件无法插入电路板的孔和表面贴装焊盘,甚至会损坏自动插装机。带元器件的板子焊接后弯曲,元器件脚很难切割整齐。板子不能安装在机箱上,也不能安装在机器内部的插座上,所以遇到板子翘曲的情况,也是组装厂很烦的事。目前,印制板已进入表面贴装和贴片时代,组装厂对板翘曲的要求必须越来越严格。



根据美国IPC-6012(1996版)《规范与性能规范》 刚性印制板 ”,表面贴装印制板的最大允许翘曲和畸变为0.75%,其他板为1.5%。与IPC-RB-276(1992年版)相比,提高了对表面贴装印制板的要求。在目前,各电子组装厂所允许的翘曲度,无论双面或多层,1.6mm厚度,通常为0.70~0.75%。

对于许多 SMT 和 BGA 板,要求为 0.5%。一些电子厂敦促将翘曲标准提高到0.3%。翘曲度测试方法按照GB4677.5-84或IPC-TM-650.2.4.22B。将印制板放在验证平台上,将测试针插入到翘曲程度最大的地方,用测试针的直径除以印制板弯曲边缘的长度,计算出翘曲度印制板。曲率消失了。



所以在PCB制造过程中, 板材弯曲翘曲的原因有哪些?

每种板材弯曲和板材翘曲的原因可能不同,但都应归因于施加在板材上的应力大于板材所能承受的应力。当板材受力不均或板材各处抗应力能力不均时,就会出现板弯、板翘的结果。下面就板材弯曲和板材翘曲的四大原因进行总结。

1. 电路板上铜面不均匀会加剧板的弯曲和翘曲
一般电路板上都会设计大面积的铜箔,起到接地作用。有时Vcc层上也会设计大面积的铜箔。当这些大面积的铜箔不能均匀分布在同一块电路板上时,就会造成吸热和散热不均匀的问题。当然,电路板也会受热膨胀和收缩。如果膨胀和收缩不能同时进行,就会造成不同的应力和变形。这时,如果板材的温度已经达到Tg值的上限,板材就会开始软化,造成永久变形。

2.电路板本身的重量会导致板子凹陷变形
回流焊炉一般采用链条带动电路板在回流焊炉内前进,即以电路板的两侧为支点支撑整块电路板。如果板子上有很重的零件,或者板子的尺寸过大,就会因为种子多而出现中间凹陷,导致板子弯曲。

3. V-Cut和连接条的深度会影响线锯的变形
基本上,V-Cut是破坏板材结构的罪魁祸首,因为V-Cut是在原先的大板材上切割出V型槽,所以V-Cut容易变形。

4. 电路板上各层的连接点(过孔)会限制电路板的热胀冷缩
现在的电路板多为多层板,层与层之间会有铆钉状的连接点(via)。连接点分为通孔、盲孔和埋孔。哪里有连接点,板子就会被限制。胀缩的作用也会间接引起板材弯曲和板材翘曲。

那么在制造过程中如何才能更好的防止板翘的问题呢? 下面介绍几种行之有效的方法,希望能对您有所帮助。

1.降低温度对板子应力的影响
由于“温度”是板子应力的主要来源,只要降低回流焊炉的温度或放慢板子在回流焊炉中的升温和降温速度,就可以大大减少板弯翘曲的发生减少。但是,可能会出现其他副作用,例如焊料短路。

2.采用高Tg片材

Tg是玻璃化转变温度,即材料由玻璃态转变为橡胶态的温度。材料的Tg值越低,板子进入回流炉后开始软化的速度越快,变成软胶状态的时间也会变长,板子的变形当然会更严重.使用较高Tg的板材可以增加其承受应力和变形的能力,但相对材料的价格也较高。


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3.增加电路板的厚度
很多电子产品为了达到轻薄化的目的,板子的厚度都留下了1.0mm、0.8mm,甚至0.6mm。这样的厚度要保证回流炉后的板子不变形,确实很难。建议在没有轻薄要求的情况下,板材厚度为1.6mm,可以大大降低板材弯曲变形的风险。

4.减小电路板尺寸,减少拼图数量
由于回流焊炉大多采用链条带动电路板前进,尺寸较大的电路板在回流焊炉内会因为自身重量而凹陷变形,所以尽量将电路板的长边放作为板的边缘。在回流焊炉的链条上,可以减少因电路板重量造成的凹陷和变形。面板数量的减少也是基于这个原因。即过炉时尽量用窄边过炉方向。凹陷变形量。

5.二手炉盘夹具
如果以上方法都难以实现,最后就是使用reflow carrier/template来减少变形量。之所以reflow carrier/template可以减少plate的弯曲,是因为希望无论是热胀还是冷缩。托盘可以托住电路板,等到电路板的温度低于Tg值重新开始硬化,也可以保持原来的尺寸。

如果单层托盘不能减少电路板的变形,则必须加盖以将电路板与上下托盘夹紧。这样可以大大减少电路板通过回流炉变形的问题。然而,这种炉盘非常昂贵,并且需要人工来放置和回收盘。

6.使用Router代替V-Cut使用子板

由于V-Cut会破坏电路板之间的板材结构强度,所以尽量不要使用V-Cut分板或减少V-Cut的深度。



七、工程设计贯穿三点:
A、层间半固化片的排列要对称,比如六层板,1~2层和5~6层之间的厚度和半固化片的数量要一致,否则层压后容易翘曲。
B、多层芯板和半固化片应使用同一供应商的产品。
C、外层A面和B面的电路图形面积尽量接近。如果A面是大铜面,B面只有几条线,这种印制板蚀刻后很容易翘曲。如果两侧的线条面积相差太大,可以在细的一侧加一些独立的格子来平衡。

8、半固化片的经纬度:
半固化片层压后,经向和纬向收缩率不同,下料和层压时必须区分经向和纬向。否则容易造成层压后成品板翘曲,即使对烤板加压也难以矫正。多层板翘曲的很多原因是层压时预浸料在经纬向没有区分,乱堆放。

区分经向和纬向的方法:预浸料在卷筒中的轧制方向为经向,而宽度方向为纬向;对于铜箔板,长边为纬向,短边为经向。如果您不确定,请联系制造商或供应商查询。

9、切割前烤板:
覆铜板切割前烘板(150摄氏度,时间8±2小时)的目的是去除板内的水分,同时使板内的树脂完全固化,进一步消除电路板中的剩余应力,这有助于防止电路板翘曲。帮助。目前很多双面、多层板仍然坚持下料前或后烘烤的步骤。但也有部分板材厂例外。目前各个PCB厂的PCB烘干时间规定也不一致,从4小时到10小时不等。建议根据生产的印制板等级和客户对翘曲度的要求来决定。整块烤好后切成拼图或下料后烤。这两种方法都是可行的。建议切割后烘板。内层板也要烤...

10.层压后除应力:

多层板热压冷压后取出,切掉或铣掉毛刺,平放在150摄氏度的烘箱中4小时,使板内应力逐渐释放,树脂完全固化。这一步不能省略。



11、薄板电镀时需要拉直:
0.4~0.6mm的超薄多层板在进行表面电镀和图形电镀时,需制作专用夹辊。在自动电镀线上将薄板夹在飞母线上后,用圆棒夹住整个飞母线。将滚筒串在一起,将滚筒上的所有板材拉直,使电镀后的板材不变形。如果没有这个措施,电镀20到30微米的铜层后,板材就会弯曲,很难补救。

12、热风整平后板子的冷却:
印制板在热风整平时,受到焊槽高温(约250摄氏度)的冲击。取出后,应放在平坦的大理石或钢板上自然冷却,然后送至后处理机清洗。这有利于防止电路板翘曲。有些工厂为了增强铅锡面的亮度,热风整平后立即将板放入冷水中,过几秒后取出进行后处理。这种冷热冲击可能会导致某些类型的板翘曲。扭曲、分层或起泡。此外,还可在设备上安装气浮床进行降温。

13、翘板处理:
在管理良好的工厂中,印制板在最终检查时将进行 100% 的平整度检查。将不合格的板材挑出,放入烤箱,150摄氏度高压烘烤3-6小时,高压自然冷却。然后卸压取出板子,检查平整度,这样可以省去一部分板子,有的板子还需要烤压两三遍才能找平。如果不执行上述防翘曲工艺措施,部分板材将无用,只能报废。



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