PCB板加工过程中引起变形,怎么办?

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PCB板加工过程的变形原因非常复杂可分为热应力和机械应力两种应力导致。其中热应力主要产生于压合过程中,机械应力主要产生板件堆放、搬运、烘烤过程中。下面按流程顺序做简单讨论。

覆铜板来料:覆铜板均为双面板,结构对称,无图形,铜箔与玻璃布CTE相差无几,所以在压合过程中几乎不会产生因CTE不同引起的变形。但是,覆铜板压机尺寸大,热盘不同区域存在温差,会导致压合过程中不同区域树脂固化速度和程度有细微差异,同时不同升温速率下的动黏度也有较大差异,所以也会产生由于固化过程差异带来的局部应力。一般这种应力会在压合后维持平衡,但会在日后的加工中逐渐释放产生变形。

压合:PCB压合工序是产生热应力的主要流程,其中由于材料或结构不同产生的变形见上一节的分析。与覆铜板压合类似,也会产生固化过程差异带来的局部应力,PCB板由于厚度更厚、图形分布多样、半固化片更多等原因,其热应力也会比覆铜板更多更难消除。而PCB板中存在的应力,在后继钻孔、外形或者烧烤等流程中释放,导致板件产生变形。

阻焊、字符等烘烤流程:由于阻焊油墨固化时不能互相堆叠,所以PCB板都会竖放在架子里烘板固化,阻焊温度150℃左右,刚好超过中低Tg材料的Tg点,Tg点以上树脂为高弹态,板件容易在自重或者烘箱强风作用下变形。

热风焊料整平:普通板热风焊料整平时锡炉温度为225℃~265℃,时间为3S-6S。热风温度为280℃~300℃.焊料整平时板从室温进锡炉,出炉后两分钟内又进行室温的后处理水洗。整个热风焊料整平过程为骤热骤冷过程。由于电路板材料不同,结构又不均匀,在冷热过程中必然会出现热应力,导致微观应变和整体变形翘区。

存放:PCB板在半成品阶段的存放一般都坚插在架子中,架子松紧调整的不合适,或者存放过程中堆叠放板等都会使板件产生机械变形。尤其对于2.0mm以下的薄板影响更为严重。

除以上因素以外,影响PCB变形的因素还有很多。

改善对策

那要如何才可以防止板子过回焊炉发生板弯及板翘的情形呢?

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。

本文整理自网络,版权归原作者所有。

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