PCB变形原因分析及危害及改善对策

印刷电路板 回流焊后容易出现板弯板翘曲,严重的话甚至会造成元件空焊、纪念碑等,如何克服?

印刷电路板

1、PCB线路板变形的危害

在自动表面贴装线上,如果线路板不平整,会造成定位不准确,元件无法插入或安装到板子的孔和表面贴装焊盘上,甚至损坏自动插装机。 装有元件的电路板焊接后弯曲,元件脚难以切割整齐。 板卡无法安装到机箱或机器插座中,所以组装厂遇到板卡倾斜也很麻烦。 目前,表面贴装技术正朝着高精度、高速、智能化方向发展,这对作为各种元器件之家的PCB板提出了更高的平整度要求。

IPC标准明确规定,带表面贴装器件的PCB板最大允许变形为0.75%,不带表面贴装器件的PCB板最大允许变形量为1.5%。 事实上,一些电子贴装厂商为了满足高精度、高速贴装的需要,对变形有更严格的要求。

PCB板由铜箔、树脂、玻璃布等材料组成,它们具有不同的物理和化学性能。 压在一起后,不可避免地会产生热应力残留,导致变形。 同时在PCB加工过程中,通过高温、机械切割、湿法加工等工艺,会对板材变形产生很大的影响,总之能引起PCB变形的原因比较复杂,如何减少或消除引起的由于不同的材料特性和加工工艺,变形是PCB制造商最复杂的问题之一。

2、变形原因分析

PCB板的变形需要从材料、结构、图形分布、加工工艺等方面进行研究。 本文将分析和阐述可能变形的各种原因和改进方法。

电路板上铜面的不平整区域会加剧电路板的弯曲和翘曲。

一般电路板设计上都有大面积的铜箔接地,有时Vcc层设计了大面积的铜箔,当这些大面积的铜箔不能均匀分布在同一块电路板上时,会造成散热不均和冷却速度,电路板当然也可以热胀冷缩, 如果膨胀和收缩不能同时由不同的应力和变形引起,此时如果板的温度已经达到Tg值的上限,板将开始软化,导致永久变形。

电路板上各层的连接点(ViAs)限制了电路板的膨胀和收缩

现在的电路板多为多层板,层与层之间会有类似铆钉的连接点(VIAS),连接点分为通孔、盲孔和埋孔,有连接点的地方就会有限制板膨胀和收缩的作用,也会间接引起板弯曲和板翘曲。

电路板本身的重量会导致电路板下垂和变形

一般电焊炉会用链条带动电焊炉内的电路板前进,也就是当板子两侧的支点支撑整板时,如果板子上面有过重的零件,或者尺寸过大的板材过大,因自身用量而出现中间凹陷现象,造成板材弯曲。

V-cut和连接条的深度会影响面板的变形

基本上,V-cut是破坏板子结构的罪魁祸首,因为V-cut是在原来的大片上切槽,所以V-cut的地方很容易变形。

2.1 压制材料、结构和图形对板材变形的影响分析

PCB板是由芯板、半固化片和外层铜箔压制而成。 芯板和铜箔在压制过程中受热变形。 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)约为

普通FR-4基材在Tg点的Z-cTe为。

TG点以上为(250-350)x10-6,由于玻璃布的存在,x-cTE一般类似于铜箔。