pcb板變形的原因有哪些?PCB板變形原因分析我們一起來看看 :
在上文《深度解析!如何判斷 PCB 板是否變形?》中,華秋干貨鋪為大家解析了如何判斷 PCB 板是否變形。那么,現(xiàn)在再一起來看看 PCB 板之所以會變形的原因。
關(guān)于 PCB 板的變形,可以從設(shè)計、材料、生產(chǎn)過程等幾方面來進行分析,這里簡單地闡述下,供大家參考。
設(shè)計方面:
(1)漲縮系數(shù)匹配性 一般電路板上都會設(shè)計有大面積的銅箔來當作接地之用,有時候 Vcc 層也會有設(shè)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,但如果漲縮不能匹配,就會造成不同的應(yīng)力變化,最終引發(fā)變形,這時候,板子的溫度如果已經(jīng)達到了 Tg 值,板子就會開始軟化,并在固化后,變成永久的變形。
(2)電路板上各層的連結(jié)點(vias,過孔)限制板子漲縮 現(xiàn)今的電路板大多為多層板,而且層與層之間,會有像鉚釘一樣的連接點(通孔、盲孔、埋孔),在有連結(jié)點的地方,會限制板子熱漲冷縮的效果,也會間接造成板彎與板翹。
(3)V-cut 的設(shè)計會影響拼板變形量 V-cut 很容易成為外力導(dǎo)致 PCB 板變形的元兇,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(fā)生變形。
材料方面:
(1)熱膨脹系數(shù)(CTE)差異 PCB 板,通常采用 FR-4 覆銅板最為板材,而 FR-4 覆銅板由銅箔、介質(zhì)層組成,而樹脂與玻纖布,則構(gòu)成介質(zhì)層。不過,通常情況下,不會將樹脂與玻纖布在 CTE 上進行區(qū)分,而是統(tǒng)一作為介質(zhì)層進行考量。 因銅箔與介質(zhì)層的材料不一樣,其 CTE 自然不一樣,因此在受溫度影響時,造成的變化也不一樣。當這種變化體現(xiàn)在形變上時,兩者之間的差異,則體現(xiàn)為 PCB 板變形。
(2)材料本身的局部差異 關(guān)于材料本身的問題,極為復(fù)雜,例如厚度不均勻,在此不作深入探討。
生產(chǎn)過程方面:
PCB 板加工過程的變形原因同樣非常復(fù)雜,可分為熱應(yīng)力和機械應(yīng)力導(dǎo)致。其中熱應(yīng)力主要產(chǎn)生于壓合過程中,機械應(yīng)力主要產(chǎn)生板件堆放、搬運、烘烤過程中,下面按流程順序做簡單討論:
(1)覆銅板來料 覆銅板大多為雙面板,結(jié)構(gòu)對稱,無圖形,銅箔與玻纖布 CTE 相差無幾,所以在壓合過程中幾乎不會產(chǎn)生因 CTE 不同引起的變形。但是,覆銅板壓機尺寸大,熱盤不同區(qū)域存在溫差,會導(dǎo)致壓合過程中不同區(qū)域樹脂固化速度和程度有細微差異,同時不同升溫速率下的動黏度也有較大差異,所以也會產(chǎn)生由于固化過程差異帶來的局部應(yīng)力。一般這種應(yīng)力會在壓合后維持平衡,但會在日后的加工中逐漸釋放產(chǎn)生變形。
(2)壓合 壓合工序是多層 PCB 板產(chǎn)生熱應(yīng)力的主要流程。與覆銅板壓合類似,受固化過程差異帶來的局部應(yīng)力影響,PCB 板由于厚度更厚、圖形分布多樣、半固化片更多等原因,其熱應(yīng)力也會比覆銅板更多更難以消除。而 PCB 板中存在的應(yīng)力,在后繼鉆孔、外形、烘烤等流程中釋放,導(dǎo)致板件產(chǎn)生變形。
(3)阻焊、字符等烘烤流程 由于阻焊油墨固化時不能互相堆疊,所以 PCB 板都會豎放在架子里烘板固化,阻焊溫度 150℃ 左右,板件容易在自重或者烘箱強風(fēng)作用下變形。
(4)熱風(fēng)焊料整平 通常在熱風(fēng)焊料整平時,錫爐溫度為 225℃~265℃,時間為 3S-6S,熱風(fēng)溫度為 280℃~300℃。焊料整平時,板從室溫進錫爐,出爐后兩分鐘內(nèi),又進行室溫的后處理水洗。整個熱風(fēng)焊料整平過程為驟熱驟冷過程。由于電路板材料不同,結(jié)構(gòu)又不均勻,在冷熱過程中必然會出現(xiàn)熱應(yīng)力,導(dǎo)致微觀應(yīng)變和整體變形,形成翹曲。
其他方面:
(1)存放
PCB 板在半成品階段的存放,一般都豎直插在架子中,架子松緊調(diào)整的不合適,或者存放過程中堆疊放板等,都會使板件產(chǎn)生機械變形。尤其對于2.0mm以下的薄板,影響更為嚴重。
(2)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(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象,造成板彎。
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