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PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形的改善措施

2021-10-08 10:49分类:电子元器件 阅读:

 

  线路板历经回流焊炉时大多数非常容易产生板弯板翘,比较严重的情况下乃至会导致元器件空焊、立碑等状况,那麼应当怎样战胜这种难题呢?文中首要讲解了PCB板形变的伤害,次之剖析了造成PCB板形变的缘故,最终论述了怎么改进PCB形变的对策,实际的跟着我们一起来了解一下。

  PCB板形变的伤害

  在自动化技术表层贴片网上,线路板若不整平,会导致精准定位禁止,电子器件没法插装或贴片到木板的孔和表层贴片焊层上,乃至会碰坏全自动插电脑装机。装上电子元件的电路板焊接后产生弯折,元器件脚难以剪平齐整。木板也难以装到主机箱或设备的电源插座上,因此 ,组装厂遇到板翘一样是十分苦恼。现阶段的表层贴片技术应用已经在向着高精密、高速运行、智能化系统角度发展趋势,这就对作为各种各样电子器件佳园的PCB板提到了更好的平面度规定。

  PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形的改善措施

  PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形的改善措施

  在IPC规范中尤其强调具有表层贴片元器件的PCB板可以的较大 形变量为0.75%,沒有表层贴膜的PCB板可以的较大 形变量为1.5%。事实上,为达到高精密和高速运行贴片的要求,一部分电子器件装联厂商对形变量的需求更为严苛,如我企业有好几个顾客规定可以的较大 形变量为0.5%,乃至有某些顾客规定0.3%。

  PCB板由铜泊、环氧树脂、玻璃布等原料构成,各材料科学和化工性能指标均不同样,压合在一起后必定会造成内应力残余,造成 形变。与此同时在PCB的生产过程中,会通过高溫、机械设备钻削、湿处置等各种各样步骤,也会对零件形变造成关键危害,总而言之能够造成 PCB板形变的因素繁杂多种多样,怎样降低或清除因为材质特点不一样或是生产造成的形变,变成PCB生产商面对的最繁杂难题之一。

  PCB板形变造成根本原因

  电路板上的铺铜面总面积不匀称,会恶变板弯与板翘。

  一般电路板上都是制定有大规模的铜泊来作为接地装置的用处,有时Vcc层也会出现设计方案有大规模的铜泊,当这种大规模的铜泊不可以均衡地分佈在同一片电路板上的情况下,便会产生吸热反应与排热效率不匀称的难题,线路板自然也会热涨冷缩,假如涨缩不可以与此同时便会产生差异的地应力而形变,此刻木板的气温假如己经做到了Tg值的限制,木板便会逐渐变软,导致永久性的形变。

  电路板上各层的连接点(vias,过孔)会限定木板涨缩

  现如今的线路板大多数为实木多层板,并且层与层中间会出现向螺栓一样的节点(vias),相互连接点又分成埋孔、埋孔与埋孔,有链接点的地区会限定木板涨热缩的实际效果,也会简接导致板弯与板翘。

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  线路板自身的总重量会导致木板凹痕形变

  一般回焊炉都是会采用链轮来推动线路板于回焊炉中的前行,也就是以木板的两侧当支撑点扛起一整片木板,假如木板上边有较重的零件,或者木板的大小过大,便会由于自身的种量而呈现正中间凹下去的状况,导致板弯。

  V-Cut的浓淡及衔接条会危害多层板变型量

  大部分V-Cut便是毁坏板材结构特征的罪魁祸首,由于V-Cut便是在原先一大张的材料上切出来管沟来,因此V-Cut的地点就很容易产生形变。(有关阅读文章:线路板去板外—V-Cut pcb分板机)

  PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形的改善措施

  2.1、压合原材料、构造、图型对零件形变的响剖析

  PCB板由板材和半干固片及其表层铜泊压合而成,在其中细木工板与铜泊在压合时加热形变,形变量在于二种材质的线膨胀系数(CTE)

  铜泊的线膨胀系数(CTE)为上下

  而一般FR-4板材在Tg点一下Z向CTE为;

  TG点之上为(250~350)X10-6,X向CTE因为玻璃布存有,一般与铜泊相近。

  /*有关TG点的注解:

  高Tg印制电路板当环境温度上升到某一地区时,基钢板将由“玻璃态”变化为“硫化橡胶态”,这时的溫度 称之为该板的热膨胀系数(Tg)。换句话说,Tg是板材维持刚度的最高温度(℃)。换句话说一般PCB基钢板原材料在持续高温下,不仅造成变软、形变、熔化等状况,与此同时还体现在机械设备、电气设备性能的骤降。

  一般Tg的材料为1三十度之上,高Tg一般超过170度,中等水平Tg约超过150度。

  一般Tg≥170℃的PCB印制电路板,称之为高Tg印制电路板。

  基钢板的Tg提升了,印制电路板的耐温性、耐湿冷性、耐酸类、耐稳定等特性都是提升和改进。TG值越高,板才的耐溫度特性越好 ,特别是在在无重金属工艺中,高Tg运用比较多。

  高Tg指的是高耐温性。伴随着电子工业的飞速发展,尤其是以电子计算机为象征的电子设备,朝着高功能性、高双层发展,必须PCB基钢板资料的高些的耐温性做为主要的确保。以SMT、CMT为象征的密度高的安裝工艺的发生和发展趋势,使PCB在小直径、细致路线化、薄形化层面,愈来愈离不了基钢板高热稳定性的适用。

  因此一般的FR-4与高Tg的FR-4的差别:是在热态下,特别是在吸潮后遇热下,其原材料的冲击韧性、规格可靠性、粘合性、吸水能力、分解反应性、热变形性等多种状况存有差别,高Tg商品显著好些于一般的PCB基钢板原材料。

  在其中搞好里层图型的细木工板的澎涨因为图型遍布与细木工板薄厚或是原材料特点不一样而不一样,当图型遍布与细木工板薄厚或是原材料特点不一样而不一样,当图型遍布较为匀称,原材料种类一致,不容易发生形变。当PCB板压层构造存有不一样或是图型遍布不匀称的时候会造成 不一样细木工板的CTE差别很大,进而在压合操作过程中发生形变。其形变原理可经过下列基本原理表述。

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  图1一般半干固片动黏度曲线图

  假定有二种CTE相距很大的细木工板根据半干固片压合在一起,在其中A细木工板CTE为1.5x10-5/℃,细木工板长短均为1000mm。在压合全过程做为粘合片的半干固片,则历经变软、流动性并添充图型、干固三个环节将二张细木工板黏合在一起。

  图1为一般FR-4环氧树脂在不一样加热速度下的动粘底曲线图,一般状况下,原材料从90℃上下逐渐流动性,并在做到TG点之上逐渐化学交联干固,在干固以前半干固片为随意情况,这时细木工板和铜泊处于遇热后随意澎涨情况,其形变量能够根据自己的CTE和气温转变非常值得到。

  仿真模拟压合标准,溫度从30℃升到180℃,

  这时二种细木工板形变量分別为

  △LA=(180℃~30℃)x1.5x10-5m/℃X1000mm=2.25mm

  △LB=(180℃~30℃)X2.5X10-5M/℃X1000mm=3.75mm

  这时因为半干固尚在随意情况,二种细木工板一长一短,互不干扰,并未产生形变。

  见图2,压合的时候会在持续高温下维持一段时间,直至半干固彻底干固,这时环氧树脂变为干固情况,不可以自由流动性,二种芯结块合在一起。当环境温度降低时,如无固层环氧树脂拘束,细木工板会恢复至原始长短,并不会造成形变,但事实上二张细木工板在高溫时早已被凝固的环氧树脂黏合,在减温历程中不可以随便收拢,在其中A细木工板应当收拢3.75mm,事实上当收拢超过2.25mm的时候会遭受A细木工板的阻拦,为达到两芯板间的受力平衡,B细木工板不可以收缩到3.75mm,而A细木工板收拢会超过2.25mm,进而使整个PCB线路板向B细木工板方位变曲,如图2所显示。

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  图2不一样CTE细木工板压合操作过程中形变提示

  依据上述剖析得知,PCB板的压层构造、原材料种类早已图型遍布是不是匀称,立即影响到了不一样细木工板及其铜泊中间的CTE差别,在压合操作过程中的涨缩差别会根据半干固片的固片全过程而被保存并最后产生PCB板的形变。

  2.2、PCB板生产过程中导致的形变

  PCB板生产过程的形变因素比较复杂可分成内应力和设备地应力二种地应力造成 。在其中内应力关键发生于压合操作过程中,机械设备地应力关键造成零件堆积、运送、烤制全过程中。下边按工作流程次序做简易探讨。

  聚酰亚胺膜来料检验报告:聚酰亚胺膜均为双面板,构造对称性,无图型,铜泊与玻璃布CTE相差无异,因此 在压合操作过程中基本上不易发生因CTE不一样造成的形变。可是,聚酰亚胺膜压力机规格大,热盘不一样地区存有温度差,会造成 压合操作过程中差异地区环氧树脂凝固速率和水平有微小差别,与此同时不一样加热速度下的动粘度也是有很大差别,因此也会发生因为干固全过程差别产生的部分地应力。一般这类地应力会在压合后保持均衡,但会在日后的生产中渐渐释放出来造成形变。

  压合:PCB压合工艺流程是造成内应力的具体步骤,在其中因为原材料或构造不一样造成的形变见上一节的剖析。与聚酰亚胺膜压合相近,也会造成干固全过程差别产生的部分地应力,PCB板因为薄厚更厚、图型遍布多种多样、半干固片大量等缘故,其内应力也会比聚酰亚胺膜大量更难清除。而PCB板中普遍存在的地应力,在后续打孔、外观设计或是烤串等步骤中释放出来,造成 零件造成形变。

  PCB板变形的危害_PCB变形的原因_PCB变形的改善措施

  防焊、标识符等烤制步骤:因为阻焊油墨干固时无法相互层叠,因此PCB板都是会竖放到铁架子里烘板干固,防焊溫度150℃上下,恰好超出低中Tg原材料的Tg点,Tg点之上环氧树脂为弹力棉态,零件易于在重量或是烘干箱大风的作用下形变。

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  暖风焊接材料平整:一般板暖风焊接材料整平常焊锡炉溫度为225℃~265℃,時间为3S-6S。暖风溫度为280℃~300℃。焊接材料整平常板从常温进焊锡炉,公布后几分钟内又开展室内温度的后处理工艺水清洗。全部暖风焊接材料平整全过程为骤热急冷全过程。因为电路板材料不一样,构造又不匀称,在冷热交替全过程中不可避免会产生内应力,造成 外部经济应变力和总体形变翘区。

  储放:PCB板在半成品加工环节的储放一般都坚插在铁架子中,铁架子紧松调节的不适合,或是储放全过程中层叠放板等都是使零件造成机械设备形变。特别是在针对2.0mm以内的金属薄板危害更为严重。

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