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PCB鋁基板變形的原因及改善

time : 2019-07-08 09:24       作者:凡億pcb

   PCB鋁基板變形的危害
 
   在自動化表面貼裝線上,電路板若不平整,會引起定位不準,元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上,甚至會撞壞自動插裝機。裝上元器件的電路板焊接后發生彎曲,元件腳很難剪平整齊。板子也無法裝到機箱或機內的插座上,所以,裝配廠碰到板翹同樣是十分煩惱。目前的表面貼裝技術正在朝著高精度、高速度、智能化方向發展,這就對做為各種元器件家園的PCB鋁基板提出了更高的平整度要求。
 
   在IPC標準中特別指出帶有表面貼裝器件的PCB板允許的最大變形量為0.75%,沒有表面貼裝的PCB板允許的最大變形量為1.5%。實際上,為滿足高精度和高速度貼裝的需求,部分電子裝聯廠家對變形量的要求更加嚴格,如我公司有多個客戶要求允許的最大變形量為0.5%,甚至有個別客戶要求0.3%。
 
    PCB鋁基板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成,各材料物理和化學性能均不相同,壓合在一起后必然會產生熱應力殘留,導致變形。同時在PCB的加工過程中,會經過高溫、機械切削、濕處理等各種流程,也會對板件變形產生重要影響,總之可以導致PCB板變形的原因復雜多樣,如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形,成為PCB制造商面臨的最復雜問題之一。
 
    改善對策
 
    那要如何才可以防止板子過回焊爐發生板彎及板翹的情形呢?
 
    1. 降低溫度對板子應力的影響
 
    既然「溫度」是板子應力的主要來源,只要降低回焊爐的溫度或是調慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度,就可以大大地降低板彎及板翹的情形發生。不過可能會有其他副作用就事了。
 
    2. 采用高Tg的板材
 
    Tg是玻璃轉換溫度,也就是材料由玻璃態轉變成橡膠態的溫度,Tg值越低的材料,表示其板子進入回焊爐后開始變軟的速度越快,而且變成柔軟橡膠態的時間也會變長,板子的變形量當然就會越嚴重。採用較高Tg的板材就可以增加其承受應力變形的能力,但是相對地材料的價錢也比較高。
 
   3. 增加電路板的厚度
 
   許多電子的產品為了達到更輕薄的目的,板子的厚度已經剩下1.0mm、0.8mm,甚至作到了0.6mm的厚度,這樣的厚度要保持板子在經過回焊爐不變形,真的有點強人所難,建議如果沒有輕薄的要求,板子最好可以使用1.6mm的厚度,可以大大降低板彎及變形的風險。
 
   4. 減少電路板的尺寸與減少拼板的數量
 
   既然大部分的回焊爐都採用鏈條來帶動電路板前進,尺寸越大的電路板會因為其自身的重量,在回焊爐中凹陷變形,所以盡量把電路板的長邊當成板邊放在回焊爐的鏈條上,就可以降低電路板本身重量所造成的凹陷變形,把拼板數量降低也是基于這個理由,也就是說過爐的時候,盡量用窄邊垂直過爐方向,可以達到最低的凹陷變形量。
 
   5. 使用過爐托盤治具
 
   如果上述方法都很難作到,最后就是使用過爐托盤 (reflow carrier/template) 來降低變形量了,過爐托盤可以降低板彎板翹的原因是因為不管是熱脹還是冷縮,都希望托盤可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開始重新變硬之后,還可以維持住園來的尺寸。
 
   如果單層的托盤還無法降低電路板的變形量,就必須再加一層蓋子,把電路板用上下兩層托盤夾起來,這樣就可以大大降低電路板過回焊爐變形的問題了。不過這過爐托盤挺貴的,而且還得加人工來置放與回收托盤。