PCB 板为何会翘曲?其变形后为什么有这么多危害?


PCB 板为何会翘曲?其变形后为什么有这么多危害?


文章图片


PCB 板为何会翘曲?其变形后为什么有这么多危害?


PCB板变形的危害
在自动化表面贴装线上 , 电路板若不平整 , 会引起定位不准 , 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 , 这就对作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 板允许的变形量为 0.75% , 没有表面贴装的 PCB 板允许的变形量为 1.5% 。
实际上 , 为满足高精度和高速度贴装的需求 , 部分电子装配厂家对变形量的要求更加严格 , 如有要求允许的变形量为 0.5% , 甚至有个别要求 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 制造商面临的复杂问题之一 。
PCB板变形产生原因分析
PCB 板的变形需要从材料、结构、图形分布、加工制程等几个方面进行研究 , 文章将对可能产生变形的各种原因和改善方法进行分析和阐述 。

电路板上的铺铜面面积不均匀 , 会恶化板弯与板翘 。

一般电路板上都会设计有大面积的铜箔来当作接地之用 , 有时候 Vcc 层也会有设计有大面积的铜箔 , 当这些大面积的铜箔不能均匀地分布在同一片电路板上的时候 , 就会造成吸热与散热速度不均匀的问题 。
电路板当然也会热胀冷缩 , 如果涨缩不能同时就会造成不同的应力而变形 , 这时候板子的温度如果已经达到了 Tg 值的上限 , 板子就会开始软化 , 造成的变形 。
电路板上各层的连结点(vias , 过孔)会限制板子涨缩。
现今的电路板大多为多层板 , 而且层与层之间会有像铆钉一样的连接点(vias) , 连结点又分为通孔、盲孔与埋孔 , 有连结点的地方会限制板子涨冷缩的效果 , 也会间接造成板弯与板翘 。
PCB 板变形的原因
(1)电路板本身的重量会造成板子凹陷变形
一般回焊炉都会使用链条来带动电路板于回焊炉中的前进 , 也就是以板子的两边当支点撑起整片板子 。
如果板子上面有过重的零件 , 或是板子的尺寸过大 , 就会因为本身的重量而呈现出中间凹陷的现象 , 造成板弯 。
(2)V-Cut 的深浅及连接条会影响拼板变形量

基本上 V-Cut 就是破坏板子结构的元凶 , 因为 V-Cut 就是在原来一大张的板材上切出沟槽来 , 所以 V-Cut 的地方就容易发生变形 。

压合材料、结构、图形对板件变形的影响:
PCB 板由芯板和半固化片以及外层铜箔压合而成 , 其中芯板与铜箔在压合时受热变形 , 变形量取决于两种材料的热膨胀系数(CTE) 。
铜箔的热膨胀系数(CTE)为 17X10-6 左右;而普通 FR-4 基材在 Tg 点下 Z 向 CTE 为(50~70)X10-6;TG 点以上为(250~350)X10-6 , X 向 CTE 由于玻璃布存在 , 一般与铜箔类似 。


特别声明:本站内容均来自网友提供或互联网,仅供参考,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。