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SMT加工如何避免PCB翘曲?

发布时间 :2021-12-27 17:05 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :龙八游戏官方网站PCBA加工部
随着电子设备的小型化,薄型PCB电路板和小型元件的使用正在流行。然而,使用带有小型SMT加工元器件线路板不仅薄而且大多数是多层PCB,这也带来了一些问题。通常,此类PCB在smt贴片过程中会发生翘曲,并可能最终会影响其产量。此外,过度翘曲也会影响锡膏印刷的质量。翘曲还会影响回流焊接过程中焊点的形成。
 
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什么是PCB组装翘曲?
SMT制程中,电路板经过回流焊时很容易发生翘曲,严重的话甚至会造成元件空焊、立碑等不良。PCB板翘曲的原因或许都不太一样,但最后应该都可以归咎到施加于PCB板上的应力大过了板子材料所能承受的应力,当板子所承受的应力不均匀或是板子上每个地方抵抗应力的能力不均匀时,就会出现PCB板翘曲的结果。
 
那板子上所承受的应力又来自何方?其实回流焊制程中最大的应力来源就是【温度】了,温度不但会使电路板变软,还会扭曲电路板,再加上热膨胀系数(CTE)的因素及【热胀冷缩】的材料特性,这就形成PCB板翘曲。
 
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SMT加工中PCB翘曲的原因
铜膜上的内应力会导致电路板翘曲。即使在室温下无需任何热处理,这也是可能的。
 
在涉及温度变化的工艺过程中,例如回流焊,由于铜层和基板之间的热膨胀系数不同,会导致翘曲。
 
当单独蚀刻的覆铜板堆叠在一起时,每层铜密度的差异会导致每层上的应力大小不同,从而导致翘曲。
 
PCB通常放置在面板中以提高PCB组装效率。反过来,镶板使用导轨和支腿。组装后,支腿被移除,PCB通过拆板分离。电路板区域与外伸支架区域的铜密度差异进一步导致翘曲。
 
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SMT加工避免PCB翘曲的方法
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,所以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PCB板翘曲的情形发生。不过可能会有其他副作用发生,比如说焊锡短路。
 
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。采用较高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,甚至做到了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PCB板翘曲及变形的风险。
 
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采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做到,最后就是使用过炉托盘 (回流焊 carrier/template) 来降低电路板的变形量了,过炉托盘治具可以降低PCB板翘曲的原理是因为治具材质一般会选用铝合金或合成石具有耐高温的特性,所以电路板经过回焊炉的高温热胀与之后冷却下来的冷缩,托盘都可以起到稳住电路板的功能,等到电路板的温度低于Tg值开始恢复变硬后,还可以维持住原来的尺寸。
 
如果单层的托盘治具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。
 
6. 改用Router替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut会破坏电路板间拼板的结构强度,那就尽量不要使用V-Cut的分板,或是降低V-Cut的深度。
 
转载链接:SMT加工如何避免PCB翘曲?/archives/view-1862-1.html


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