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PCB影像测量之——怎样改善PCB变形问题?
  1. [ 日期:2017-09-13 查看次数:162 ]

本文转自网络,由源兴光学整理编辑


电路板容易发生板弯及板翘的情况,这是令人头痛的问题,那么,具体有什么改善对策呢?下文是一些改善方法,希望可以帮到您


首先,要进行一些相关的研究工作


1.工程设计研究

工程设计应该尽量避免结构不对称、材料不对称、图形不对称的设计,以减少变形的产生,同时在研究过程还发现芯板直接压合结构比铜箔压合结构更容易变形

在工程设计,拼板边框形式对变形也有较大影响,一般PCB工厂会存在连续大铜皮边框和非连续的铜点或铜块边框,也有不同区别。

之所以两种边框形式变形表现不同,是因为连续形铜皮边框强度高,在压合及拼板加工过程中刚性比较大,使板件内残余应力不容易释放,集中在外形加工后释放,导致变形更严重。而非连续形铜点边框则在压合及后继加工过程中逐步释放应力,在外形后单板变形较小。 

以上为工程设计小涉及到的一些可能的影响因素,如能在设计时灵活运用。可以减少因设计带来的变形影响。

 

2.压合研究

压合对变形的影响至关重要,通过合理的参数设置、压机选择和叠板方式等可以有效减少应力的产生。针对一般的结构对称的板件,一般需要注意压合时对称叠板,并对称放置工具板、缓冲材料等辅助工具。同时选择冷热一体压机压合对减少热应力也有明显帮助,原因为冷热分体压机在高温下(GT温度以上)将板件转到冷压机,材料在Tg点以上失压并快速冷却会导致热应力迅速释放产生变形,而冷热一体压机可实现热压末段降温,避免板件在高温下失压。

 

同时,对于客户特殊的需要,不可避免的会存在一些材料或者结构不对称的板件,此时前文分析的由于CTE不同带来的变形将会非常明显,针对这种问题我们可以尝试使用非对称的叠板方式来解决,其原理为利缓冲材料的非对称放置达到PCB板双面升温速度不一样,从而影响不同CTE芯柏树在升温和降温阶段的涨缩来解决变形量不一致的问题。

 

其次,要对PCB生产工程进行优化:

总体来说,低Tg材料变形缺陷率要高于高Tg材料,当高Tg材料为填料形材料时,CTE均小于低Tg材料,同时在压合以后的加工过程中,烘烤温度最高150℃,对低Tg材料的影响肯定会大于中高Tg材料。

 

1. 降低温度对板子应力的影响

既然「温度」是板子应力的主要来源,只要降低回焊炉的温度或是调慢板子在回焊炉中升温及冷却的速度,就可以大大地降低板弯及板翘的情形发生。不过可能会有其他副作用就事了。

 

2. 采用高Tg的板材

Tg是玻璃转换温度,也就是材料由玻璃态转变成橡胶态的温度,Tg值越低的材料,表示其板子进入回焊炉后开始变软的速度越快,而且变成柔软橡胶态的时间也会变长,板子的变形量当然就会越严重。採用较高Tg的板材就可以增加其承受应力变形的能力,但是相对地材料的价钱也比较高。

 

3. 增加电路板的厚度

许多电子的产品为了达到更轻薄的目的,板子的厚度已经剩下1.0mm、0.8mm,甚至作到了0.6mm的厚度,这样的厚度要保持板子在经过回焊炉不变形,真的有点强人所难,建议如果没有轻薄的要求,板子最好可以使用1.6mm的厚度,可以大大降低板弯及变形的风险。

 

4. 减少电路板的尺寸与减少拼板的数量

既然大部分的回焊炉都採用链条来带动电路板前进,尺寸越大的电路板会因为其自身的重量,在回焊炉中凹陷变形,所以尽量把电路板的长边当成板边放在回焊炉的链条上,就可以降低电路板本身重量所造成的凹陷变形,把拼板数量降低也是基于这个理由,也就是说过炉的时候,尽量用窄边垂直过炉方向,可以达到最低的凹陷变形量。

 

5. 使用过炉托盘治具

如果上述方法都很难作到,最后就是使用过炉托盘 (reflow carrier/template) 来降低变形量了,过炉托盘可以降低板弯板翘的原因是因为不管是热胀还是冷缩,都希望托盘可以固定住电路板等到电路板的温度低于Tg值开始重新变硬之后,还可以维持住园来的尺寸。

 

如果单层的托盘还无法降低电路板的变形量,就必须再加一层盖子,把电路板用上下两层托盘夹起来,这样就可以大大降低电路板过回焊炉变形的问题了。不过这过炉托盘挺贵的,而且还得加人工来置放与回收托盘。

 

6. 改用实连接、邮票孔,替代V-Cut的分板使用

既然V-Cut会破坏电路板间拼板的结构强度,那就尽量不要使用V-Cut的分板,或是降低V-Cut的深度。

 

另外,也需要注意其他生产流程

PCB生产流程中,除压合外还有阻焊、字符化以及热风整平几个高温处理流程,其中阻焊、字符后的烘板最高温度150℃在前文提到过此温度在普通Tg材料Tg点以上,此时材料为高弹态,容易在外力下变形,所以要避免烘板时叠板防止下层板被压弯,同时要烘板时保证板件方向与吹风方向平行。在热风整平加工时则要保证板件出锡炉平放冷却30s以上,避免高温下过后处理的冷水洗导致骤冷变形。

 

除生产流程外,PCB板件在各工位的存储也对变形有一定的影响,在一些厂家由于待产较多、场地狭小的原因,会将多架板堆放在一起存储,这也会导致板件受外力变形,由于PCB板也有一定塑性,所以这些变形在后面的校平工序也不会得到100%的恢复。

 

最后,出货前校平也非常重要

大多数PCB厂家在出货前都会有校平流程,这是因为在加工过程中不可避免的会产生受热或机械力产生的板件变形,在出货前通过机械校平或热烘校平可以得到有效改善。受阻焊以及表面涂覆层的耐热性影响,一般烘板温度在140℃~150℃以下,刚好超过普通材料Tg温度,这对普通板的校平有很大好处,而对于高Tg材料的校平作用则没那么明显,所以在个别板翘严重的高Tg板上可以适当提高烘板温度,但要主要油墨和涂覆层质量。同时烘板时压重、增加随炉冷却时间的做法也对变形有一定改善作用,表5为不同压重和炉冷时间对板件校平作用的试验结果,从其中可以看到增加压重和延长炉冷时间对变形的校平都有明显作用。 


 

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