一、PCB翹曲的危害
PCB翹曲的影響,身為這個行業的人應該都比較清楚。例如:
1、會妨礙SMT電子元器件的安裝,導致電子元器件(包括集成芯片)與PCB板焊點接觸不良。
2、電子元器件全部貼裝時不容易剪掉引腳。
3、同時在波峰焊過程中,由于翹曲,基板上的部分焊盤無法與焊料面連接。
二、PCB翹曲標準是多少?
在實際生產中,PCB通常都不是100%平整,或多或少都會有點彎曲。那PCB翹曲標準是多少?主要是通過“翹曲度”來判斷PCB翹曲。
按照IPC標準,需貼片的PCB翹曲度需≦0.75%,才是合格產品。
PCB翹曲 也就是說PCB翹曲度超過0.75%,就判斷為板翹,不合格。不需要貼片(只含有插件元器件) PCB 板,對其平整度要求低些,翹曲度放寬至≦1.5%即可。
但實際上,為滿足高精度和高速度貼裝的需求,部分廠商對PCB翹曲度的要求更加嚴格,有要求翹曲度≦0.5%,甚至有個別要求≦0.3%。
那PCB翹曲度怎么計算呢?下面就是公式。
三、PCB翹曲度的計算公式
下面就是PCB翹曲度的計算公式: 翹曲度=PCB翹曲高度/PCB對角線長度*100% 具體的可以看下圖:
PCB翹曲的計算公式
四、PCB翹曲的原因
PCB翹曲的主要原因是基板(覆銅板層壓板)翹曲。此外,PCB板在加工過程中,由于熱應力、化學影響、生產工藝不當等影響,也會導致PCB翹曲。
因此,對于PCB板廠家來說,首先是要防止PCB在加工過程中發生翹曲;對于已經翹曲的PCB板,應該有合適有效的處理方法。 下面將詳細介紹PCB翹曲原因及解決方法。
五、PCB翹曲原因及解決方法
1、庫存不當造成PCB翹曲
1)覆銅板在儲存過程中,因為吸潮導致翹曲 覆銅板在貯存過程中,會因吸潮而增加翹曲。對于單面覆銅板,其吸濕面積大,如果庫存環境濕度過高,其翹曲會明顯增加。而對于雙面覆銅板,潮氣只能從產品的端面滲入,因此吸濕面積小,翹曲變化緩慢。
PCB翹曲解決辦法 因此,對于沒有防潮包裝的覆銅板,廠家要注意倉庫的情況,盡量減少倉庫的濕度,避免覆銅板在儲存過程中翹曲的增加。
2)覆銅板放置不當會增加翹曲 設置過緊、重物壓住、放置不當等都會增加銅板的變形。
PCB翹曲解決辦法:
對于庫存方式不當的影響,工廠可以通過改善倉儲環境,避免豎放和重壓等方式輕松解決。
2、設計不當或者加工不當造成翹曲
如果PCB板導電線路圖形不平衡或PCB板兩側明顯不對稱,就會在一側出現大面積的銅皮,形成較大的應力,導致PCB板翹曲。此外,PCB板在加工過程中加工溫度高或熱沖擊大也會引起翹曲。 PCB翹曲解決辦法: 對于有大面積銅皮的PCB板,最好將銅箔網格化以減少應力。
3、基板上的應力
PCB板在加工過程中,基板會多次受熱,并受到各種化學物質的作用。例如,基板蝕刻后,應進行清洗、干燥和加熱。在圖形電鍍過程中,電鍍通常是熱的。印刷綠油和logo文字后,PCB板要烘干或用UV燈加熱。并且在用熱風涂焊料的過程中,基板會受到很大的熱沖擊。上述所有這些過程都會導致 PCB 板翹曲。
PCB翹曲解決方法:
由于應力是導致基板翹曲的主要原因,因此很多PCB廠在使用覆銅板之前都會對板進行烘板,這被認為有利于減少PCB板的翹曲。烤板可以充分松弛基板的應力,從而減少PCB板生產中基板的變形。
大型PCB板廠通常使用大型烘箱來烘干板子。在投產前,一大疊覆銅板會被放入烘箱,在接近基板玻璃化轉變溫度的溫度下烘烤數小時。
用烤好的覆銅板做的PCB板,翹曲變形小,合格率會高很多。對于一些小型PCB板廠,如果沒有這么大的烘箱,可以先把基板切成小塊再烘烤。在烘烤過程中,應將物體壓在板上,以保持基板在應力松弛過程中的平衡。烘烤溫度不宜過高或過低。
基板的位置
六、PCB翹曲修復
1、PCB板生產中及時的水平翹曲
PCB板生產過程中,挑出翹曲較大的板子,用滾壓矯平機將翹曲矯平,然后進入下一道工序。許多PCB板制造商認為這種方法對于降低成品PCB板的翹曲是非常有效的。
2、PCB成品翹曲整平方法
對于翹曲明顯,滾壓桿無法整平的PCB成品板,有的工廠嘗試將其放入壓機(類似夾具)冷壓數小時整平。但是這種方法不是很有效,因為找平效果不大,找平后的板容易回彈(即翹曲恢復)。
而有的工廠則是先將壓機加熱到一定溫度,再用熱壓平整翹曲的PCB板,效果會比冷壓好。但壓力過大,線材會變形;溫度過高會導致松香水變色。
無論是冷壓整平還是熱壓整平,都需要較長時間(幾小時到十幾小時)才能見效,且整平后的PCB板翹曲回彈比例較高。這里想問問大家有沒有更好的方法。
3、圓弧模熱壓整平法
根據高分子材料的力學性能,推薦采用熱壓流平法。下面介紹兩種操作方法:
1)烘箱整平法
將PCB板的翹邊面朝向圓弧模具的曲面,調整螺絲使PCB板向翹邊的反方向輕微變形,然后將放有PCB板的圓弧模具放入烤箱,將溫度加熱到一定溫度,烘烤一段時間。在加熱條件下,基板的應力逐漸松弛,使變形的PCB板恢復到平坦狀態。
但烘烤溫度不宜過高,以免松香水變色或基材發黃。但溫度也不宜過低,否則在低溫下需要很長時間才能完全釋放應力。
通常,基板的玻璃化轉變溫度可以作為烘烤的參考溫度。也是樹脂的相變點,此時聚合物鏈段可以重新排列,使基材應力充分松弛,流平效果明顯。用圓弧模整平投資小。烘箱在PCB板廠都有。整平操作非常簡單。而翹板數量比較多的話,多做幾個圓弧模就可以了。另外一次可以把幾個模具放進烤箱,烘烤時間比較短(大約幾十分鐘),整平效率比較高。
玻璃化轉變溫度
2)壓縮拉平法 對于翹曲變形較小的PCB板,首先將其放入已加熱到一定溫度的烘箱中,該溫度由基板的玻璃化轉變溫度決定。將板子烘烤一定時間后,取出幾塊板子夾入弧形模具中。然后調整螺絲,使木板向其翹曲的相反方向輕微變形。待板子冷卻定型后,即可脫模,取出整平的PCB板。
另外最好提前做幾次小試驗,確定流平的烘烤溫度和烘烤時間。烘烤時間長一些,基板烘烤好,整平效果好,PCB板翹曲回彈少。
弧模整平后PCB板翹曲回彈率低很多,PCB板顏色變化小。而且即使經過波峰焊,PCB板仍能保持平整狀態。
七、總結
PCB翹曲對絕大部分PCB板廠都是一件令人頭疼的事情,因為不僅會降低良品率還會影響交期。如果采用弧形模具進行熱壓整平,并采用合理合適的整平工藝,就可以將翹曲的PCB板完美整平,從而有效解決上述良率和交期問題。
審核編輯:劉清
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原文標題:PCB翹曲度的計算公式和修復?圖文+案例幫你全部搞定
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