PCB铝基板变形的原因及改善

time : 2019-07-08 09:24       作者:凡亿pcb

   PCB铝基板变形的危害
 
   在自动化表面贴装线上,电路板若不平整,会引起定位不准,元器件无法插装或贴装到板子的孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的电路板焊接后发生弯曲,元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上,所以,装配厂碰到板翘同样是十分烦恼。目前的表面贴装技术正在朝着高精度、高速度、智能化方向发展,这就对做为各种元器件家园的PCB铝基板提出了更高的平整度要求。
 
   在IPC标准中特别指出带有表面贴装器件的PCB板允许的最大变形量为0.75%,没有表面贴装的PCB板允许的最大变形量为1.5%。实际上,为满足高精度和高速度贴装的需求,部分电子装联厂家对变形量的要求更加严格,如我公司有多个客户要求允许的最大变形量为0.5%,甚至有个别客户要求0.3%。
 
    PCB铝基板由铜箔、树脂、玻璃布等材料组成,各材料物理和化学性能均不相同,压合在一起后必然会产生热应力残留,导致变形。同时在PCB的加工过程中,会经过高温、机械切削、湿处理等各种流程,也会对板件变形产生重要影响,总之可以导致PCB板变形的原因复杂多样,如何减少或消除由于材料特性不同或者加工引起的变形,成为PCB制造商面临的最复杂问题之一。
 
    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。