PCB板在制造过程中如何防止翘曲
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。
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。
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。
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