PCB变形的原因和改进
当电路板进行回流焊接时，电路板很容易弯曲并变形。如果是严重的话，甚至会造成空焊和石碑的情况。应该如何克服？ 1. PCB电路板变形损坏 在自动表面贴装线上，如果电路板不光滑，会导致定位不准确，元件无法插入或粘贴到电路板的孔和表面贴装垫上，甚至自动插入机也会损坏。装配有元件的电路板在焊接后弯曲，元件支脚难以按顺序切割。电路板不能装入外壳或插座中，因此组装厂卡在电路板上同样令人烦恼。目前，表面贴装技术正朝着高精度，高速度和智能化方向发展，对各种元件所在的PCB板提出了更高的平坦度要求。 深圳市铭华航电SMT贴片加工厂在IPC标准中，带有表面贴装器件的PCB板的最大允许变形为0.75％，没有表面贴装器件的PCB板的最大允许变形为1.5％。事实上，为了满足高精度和高速安装的要求，一些电子安装制造商对变形量有更严格的要求。例如，我们公司的几个客户允许的最大变形量为0.5％，甚至一些客户需要0.3％。 PCB板由铜箔，树脂，玻璃布等材料组成。每种材料的物理和化学性质是不同的。当压在一起时，不可避免地会发生热应力残留，导致变形。同时在PCB加工过程中，通过高温，机械切削，湿法工艺等工艺，会对板材变形产生很大影响，总之会造成PCB变形复杂，如何减少或消除造成的通过不同的材料特性和加工，PCB制造商的变形是最复杂的问题之一。 2.分析变形原因 PCB板的变形需要从材料，结构，图形分布和加工过程等方面进行研究。本文分析和阐述了可能的变形和改进方法的各种原因。电路板上铜表面的面积不均匀，这会使电路板的弯曲和翘曲变差。 一般的电路板会设计用大面积的铜箔进行接地，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电路板上时，会造成热量不均匀冷却速度，电路板，当然，也可以加热冷胀，如果增加，不能同时可以造成不同的应力和变形，此时板的温度如果Tg已达到上限值，板会开始软化，导致永久变形。电路板每层上的连接点（通孔，通孔）将限制电路板的膨胀和收缩 如今，电路板大多是多层的，层之间会有类似铆钉的连接点（过孔）。连接点分为通孔，盲孔和埋孔。在存在连接点的情况下，板的膨胀和收缩的影响将受到限制，并且还将间接地引起板的弯曲和翘曲。 电路板本身的重量会使电路板的压痕变形 通常，背焊炉将使用链条在背焊炉中向前驱动电路板，也就是说，整个电路板将由电路板两侧的支点支撑。 V形切口的深度和连接将影响面板的变形基本上，V形切割是损坏板结构的罪魁祸首，因为V形切割是切割原始大板上的凹槽，因此V形切割容易变形的地方。2.1声压分析压缩材料，结构和图形对板的变形 PCB板是由芯板，半固化板和外铜箔压缩而成，其中芯板和铜箔在压在一起时会发生热变形，变形量取决于热膨胀系数（CTE） ）这两种材料。铜箔的热膨胀系数（CTE）约为17×10-6。然而，普通fr-4基底在Tg点的Z CTE为（50~70）×10 -6。上述TG点为（250~350）×10-6，由于存在玻璃布，x方向CTE通常与铜箔相似。关于TG点的说明： 当高Tg印刷版的温度增加到一定区域时，基板将从“玻璃态”变为“橡胶态”。此时的温度称为板的玻璃化温度（Tg）。也就是说，Tg是为了保持基材的刚性最高温度（℃）。也就是说，普通的PCB基板材料不仅会产生软化，变形，熔化等现象，而且还会表现出机械和电气特性的急剧下降。通常，Tg板高于130度，高Tg高于170度，中等Tg高于150度。Tg为170℃以上的PCB印刷电路板通常称为高Tg，PCB。 提高了基板的Tg，可以提高印刷电路板的耐热性，耐湿性，耐化学性和稳定性。 TG值越高，板的耐温性越好，特别是在无铅工艺中，应用的TG越高。高Tg是指高耐热性。随着电子工业的快速发展，特别是以计算机为代表的电子产品，PCB基板材料需要更高的耐热性作为重要保证。以SMT和CMT为代表的高密度安装技术的出现和发展使得PCB在小孔径，精细布线和薄成型方面越来越不能支持基板的高耐热性。因此，一般fr-4和高Tg fr-4之间的差异在于热状态下，特别是在吸湿后的热量下，机械强度，尺寸稳定性，粘附性，吸水性，热分解性和热膨胀性。材料不同，高Tg产品明显优于普通PCB基板材料。 由于图形分布与芯板厚度或材料特性的差异，具有良好内部图形的芯板的扩展是不同的。当图形分布与芯板厚度或材料特性不同时，当图形分布更均匀且材料类型一致时，不会发生变形。当PCB板的层压结构不对称或图形分布不均匀时，不同芯板的CTE将大不相同，这将导致压实过程中的变形。变形机制可以通过以下原理来解释。图。 1普通半固化片的动态粘度曲线 假设核心板有两种CTE大差异通过A固化压制在一起，其中A核心板CTE为1.5×10-5 /℃，核心板长度为1000mm。在压制过程中，用作粘合片的半凝固片通过软化，流动和填充三个阶段与两个芯板粘合在一起。 图1为普通FR-4树脂在不同加热速率下底部的运动粘度曲线，一般来说，材料从90℃到流动，并达到TG以上的交联固化开始，并在固化前半固化状态为自由度，自由膨胀芯板和铜箔处于加热状态，其变形可以通过它们的价值来改变CTE和温度。为了模拟压制条件，温度从30℃到180℃，此时，两个芯板的变形分别为Delta LA =（180℃~30℃）x1.5×10 -5 m /℃X1000mm = 2.25 mmDelta LB =（180℃~30℃）X2.5 X10-5 m /℃X1000mm = 3.75 mm 此时，由于半凝固仍处于自由状态，两个芯板一长一短，不干涉，并且尚未变形。，如图2所示，压合后将在高温下保持一段时间，直到A固化完全固化，树脂达到固化状态，此时不能流动，两种芯板在一起。当温度下降，没有夹层树脂束缚时，芯板会回到初始长度，不会产生变形，但实际上两块芯板在高温下已经固化树脂粘合，在冷却过程中不能自动收缩，其中一块核心板收缩应为3.75毫米，实际上当收缩大于2.25毫米时受到A核板的阻碍，要实现两块核心板之间的力平衡，B核心板不能缩小到3.75毫米，而且一颗核心板的收缩将大于2.25mm，使得整个板将朝B芯板弯曲，如图2所示。图2不同CTE芯板压制过程中的变形图 基于以上分析，可以看出PCB板的层叠结构和材料类型是否均匀分布对不同芯板与铜箔之间的CTE差异有直接影响。在压实过程中，通过半凝固板的固定过程保持膨胀和收缩的差异，最终形成PCB板的变形。2.2 PCB加工过程中的变形 PCB板加工过程中变形的原因非常复杂，可分为热应力和机械应力。其中，热应力主要在压制过程中产生，而机械应力主要在堆积，运输和烘烤过程中产生。以下是流程顺序的简要讨论。 覆铜板材：铜包覆板是双面的，结构对称，没有图形。铜箔与玻璃布的CTE几乎相同，因此在压实过程中几乎不会发生由不同CTE引起的变形。然而，由于铜包覆板压机的大尺寸和热板不同区域的温差，在压制过程中不同区域的树脂的固化速度和程度会略有不同，并且动态粘度会不同。加热速率也会有很大差异，因此也会发生由固化过程中的差异引起的局部应力。通常，压缩后应力将得到平衡，但在后续加工中会逐渐释放并产生变形。 粘贴：PCB压制是产生热应力的主要过程，其中不同材料或结构引起的变形在前一节进行了分析。与覆铜板的压实类似，也会发生由不同固化过程引起的局部应力。由于厚度更厚，图形分布多样化，半固化片材更多，PCB板材的热应力也比铜包层板材更难以消除。 PCB的应力在随后的钻孔，成形或烧烤过程中释放，导致PCB变形。 电阻焊，烘烤工艺等字符：由于阻焊油墨固化不能相互堆叠，所以PCB将在烤盘上设置在烤盘上固化，电阻焊接温度在150℃左右，刚刚超过中下Tg材料点Tg，Tg高于树脂为高弹性状态，板材在重力作用下容易爆破变形或变形。热风焊锡找平：普通板式热风焊锡炉通常的锡炉温度为225℃~265℃，时间为3 s至6 s。热风温度为280℃~300℃。通常的板焊料从室温进入锡炉，后处理洗涤和室温后两分钟。整平热风焊料的整个过程是淬火过程。由于电路板材料不同且结构不均匀，在冷热过程中不可避免地出现热应力，导致微应变和整个变形翘曲区域。 储存：半成品阶段PCB板的储存一般牢固地插入搁板，不适合搁板的紧密调整，或者在储存过程中堆放板放置会造成机械变形。板。特别是，对2.0mm以下薄板的影响更为严重。除上述因素外，影响PCB变形的因素很多。3.改进措施那么如何通过背焊炉防止板材弯曲和板材翘曲？1.降低温度对板材应力的影响 由于“温度”是板材应力的主要 5.二手托盘夹具如果上述方法难以实现，最后是使用炉盘（回流载体/模板），减少炉托的变形可以减少板弯板变热，因为既热又冷，都希望托盘可以保持电路板等到电路板温度低于Tg值开始变硬，也可以保持花园的大小。如果单层托盘不能减少电路板的变形，就要加一个盖子，将电路板上下两个托盘夹紧，这样电路板背焊炉变形的问题可以大大减少。然而，这种炉托是昂贵的，但也必须添加人工储存和回收托盘。6.使用实心连接和印章孔代替V形切割分隔器由于V形切割会破坏板的结构强度，因此尽量不要使用V形切割器或减小V形切口的深度。实际连接：采用刀式分割机邮票孔PCB生产工程的优化：不同材料对板材变形的影响计算了不同材料的过度变形和缺陷率，结果如表1所示。 从表中可以看出，低Tg材料变形缺陷比高Tg，高Tg材料显示为包装材料，但是，低于Tg的材料，在加工过程中同时加工，烘烤温度150℃，最高对较低Tg材料的影响将大于高Tg材料。工程设计研究工程设计应尽可能避免结构不对称，材料不对称和图形不对称的设计，以减少变形的产生。同时，在研究过程中还发现，芯板的直接压缩结构比铜箔更容易变形。 从表2可以看出，两种结构的不合格缺陷率明显不同，可以理解为芯板的压缩结构由三个芯板组成。不同芯板之间的膨胀和收缩以及应力变化更复杂且难以消除。在工程设计中，胶合板框架的形状对变形也有很大影响。一般来说，PCB工厂会有大的连续铜框架和不连续的铜点或铜块框架，它们也有不同的差异。 表3显示了两种边框设计板的对比测试结果。两种框架的变形不同的原因是连续铜皮革框架具有高强度，在压制和胶合板的过程中刚性相对较大，这使得板材中的残余应力不易释放，并着重于形状加工后的释放，导致更严重的变形。非连续铜点框架逐渐释放压制和后续加工中的应力
