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線路板廠家告訴你PCB電路板變形的原因在哪里

PCB電路板經過回流焊時大多容易發生板彎板翹,嚴重的話甚至會造成元件空焊、立碑等情況,應如何克服呢?

1、PCB電路板變形的危害

在自動化表面貼裝線上,電路板若不平整,會引起定位不準,元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上,甚至會撞壞自動插裝機。裝上元器件的電路板焊接后發生彎曲,元件腳很難剪平整齊。板子也無法裝到機箱或機內的插座上,所以,裝配廠碰到板翹同樣是十分煩惱。目前的表面貼裝技術正在朝著高精度、高速度、智能化方向發展,這就對做為各種元器件家園的PCB板提出了更高的平整度要求。
在IPC標準中特別指出帶有表面貼裝器件的PCB板允許的最大變形量為0.75%,沒有表面貼裝的PCB電路板允許的最大變形量為1.5%。實際上,為滿足高精度和高速度貼裝的需求,部分電子裝聯廠家對變形量的要求更加嚴格,如我公司有多個客戶要求允許的最大變形量為0.5%,甚至有個別客戶要求0.3%。

PCB板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成,各材料物理和化學性能均不相同,壓合在一起后必然會產生熱應力殘留,導致變形。同時在PCB的加工過程中,會經過高溫、機械切削、濕處理等各種流程,也會對板件變形產生重要影響,總之可以導致PCB板變形的原因復雜多樣,如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形,成為PCB制造商面臨的最復雜問題之一。

2、PCB板變形產生原因分析

PCB板的變形需要從材料、結構、圖形分布、加工制程等幾個方面進行研究,本文將對可能產生變形的各種原因和改善方法進行分析和闡述。

電路板上的鋪銅面面積不均勻,會惡化板彎與板翹。

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一般電路板上都會設計有大面積的銅箔來當作接地之用,有時候Vcc層也會有設計有大面積的銅箔,當這些大面積的銅箔不能均勻地分佈在同一片電路板上的時候,就會造成吸熱與散熱速度不均勻的問題,電路板當然也會熱脹冷縮,如果漲縮不能同時就會造成不同的應力而變形,這時候板子的溫度如果已經達到了Tg值的上限,板子就會開始軟化,造成永久的變形。

電路板上各層的連結點(vias,過孔)會限制板子漲縮 。

現今的電路板大多為多層板,而且層與層之間會有向鉚釘一樣的連接點(vias),連結點又分為通孔、盲孔與埋孔,有連結點的地方會限制板子漲冷縮的效果,也會間接造成板彎與板翹。

PCB板變形的原因:

(1)電路板本身的重量會造成板子凹陷變形

一般回焊爐都會使用鏈條來帶動電路板于回焊爐中的前進,也就是以板子的兩邊當支點撐起整片板子,如果板子上面有過重的零件,或是板子的尺寸過大,就會因為本身的種量而呈現出中間凹陷的現象,造成板彎。

(2)V-Cut的深淺及連接條會影響拼板變形量

基本上V-Cut就是破壞板子結構的元兇,因為V-Cut就是在原來一大張的板材上切出溝槽來,所以V-Cut的地方就容易發生變形。


2.1 壓合材料、結構、圖形對板件變形的響分析

PCB板由芯板和半固化片以及外層銅箔壓合而成,其中芯板與銅箔在壓合時受熱變形,變形量取決于兩種材料的熱膨脹系數(CTE);

銅箔的熱膨脹系數(CTE)為17X10-6左右;

而普通FR-4基材在Tg點下Z向CTE為(50~70)X10-6;

TG點以上為(250~350)X10-6,X向CTE由于玻璃布存在,一般與銅箔類似。

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