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PCB板变形造成根本原因是什么?

PCB板的变形必须从原材料、构造、图型遍布、生产加工制造等好多个层面开展科学研究,文中将对将会造成变形的各种各样缘故和改进方式 开展解析和论述。

1.线路板上的铺铜面总面积不匀称,会恶变板弯与板翘。

一般线路板上都是设计方案有大规模的铜箔来作为接地装置的用处,有时Vcc层也会有设计方案有大规模的铜箔,当这种大规模的铜箔不可以匀称地分佈在同一片线路板上的那时候,就会导致吸热反应与热管散热速率不匀称的难题,线路板自然也会热涨冷缩,假如涨缩不可以另外就会导致不一样的地应力而变形,此刻木板的温度假如早已超过了Tg值的限制,木板就会刚开始变软,导致永久性的变形。


2.线路板上各层的相互连接点(vias,焊盘)会限定木板涨缩

现如今的线路板大多数为实木多层板,并且层与层中间会有向螺栓一样的节点(vias),相互连接点又分成埋孔、埋孔与埋孔,有相互连接点的地区会限定木板涨冷缩的实际效果,也会间接性导致板弯与板翘。


3.线路板自身的净重会导致木板凹痕变形

一般回焊炉都是应用传动链条来推动线路板于回焊炉中的前行,也就是说以木板的两侧当支撑点扛起一整片木板,假如木板上边有太重的零件,或者木板的规格过大,就会由于自身的种量而展现出正中间凹痕的状况,导致板弯。


4.V-Cut的浓淡及联接条会危害拼板方式变形量

大部分V-Cut就是说毁坏木板构造的罪魁祸首,由于V-Cut就是说在原先一大张的板才上切出来管沟来,因此V-Cut的地区就非常容易产生变形。


5.  2.1压合原材料、构造、图型对零件变形的响解析

PCB板由芯板和半固化片及其表层铜箔压合而成,在其中芯板与铜箔在压合时遇热变形,变形量在于二种原材料的线膨胀系数(CTE)

铜箔的线膨胀系数(CTE)为17X10-6上下;

而一般FR-4板材在Tg点下Z向CTE为(50~70)X10-6;

TG点左右为(250~350)X10-6,X向CTE因为夹层玻璃布存有,一般与铜箔相近。

有关TG点的注解:

高Tg线路板当温度上升到某一地区时,基钢板将由”夹层玻璃态”变化为“硫化橡胶态”,这时的温度称之为该板的玻璃化温度(Tg)。换句话说,Tg是板材维持刚度的最大温度(℃)。换句话说一般PCB基钢板原材料在高溫下,不仅造成变软、变形、熔化等状况,另外还主要表现在机械设备、电气设备特点的骤降。

一般Tg的板才为130度左右,高Tg一般超过170度,中等水平Tg约超过150度。

一般 Tg≥170℃的PCB线路板,称之为高Tg线路板。

基钢板的Tg提升了,线路板的耐温性、耐湿冷性、耐酸类、耐可靠性等特点都是提升和改进。TG值越高,板才的耐温度特性越高,特别是在在无铅制造中,高Tg运用较为多。

高Tg指的是高耐温性。伴随着电子器件工业生产的飞速发展,非常要以电子计算机为意味着的电子设备,朝着高工程化、高双层发展,必须PCB基钢板原材料的更高的耐温性做为关键的确保。以SMT、CMT为意味着的密度高的安裝技术性的出現和发展趋势,使PCB在小直径、细致路线化、薄形化层面,愈来愈不可或缺基钢板高耐温性的适用。

因此一般的FR-4与高Tg的FR-4的差别:是在热态下,尤其吸潮后遇热下,其原材料的冲击韧性、规格可靠性、粘合性、吸水能力、分解反应性、热变形性等各种各样状况存有差别,高Tg商品显著好些于一般的PCB基钢板原材料。

在其中搞好里层图型的芯板的澎涨因为图型遍布与芯板薄厚或是原材料特点不一样而不一样,当图型遍布与芯板薄厚或是原材料特点不一样而不一样,当图型遍布较为匀称,原材料种类一致,不容易造成变形。当PCB板压层构造存有不一样或是图型遍布不匀称时候造成不一样芯板的CTE差别很大,进而在压合全过程中造成变形。其变形原理可根据下列基本原理表述。

假定有二种CTE相距很大的芯板根据半固化片压合在一起,在其中A芯板CTE为1.5×10-5/℃,芯板长短均为1000mm。在压合全过程做为粘接片的半固化片,则历经变软、流动性并添充图型、固化三个环节将二张芯板黏合在一起。

图1为一般FR-4环氧树脂在不一样提温速度下的动粘底曲线图,一般状况下,原材料从90℃上下刚开始流动性,并在超过TG点左右刚开始化学交联固化,在固化以前半固化片为随意情况,这时芯板和铜箔处于遇热后随意澎涨情况,其变形量能够根据分别的CTE和温度转变最该到。

仿真模拟压合标准,温度从30℃升到180℃,

这时二种芯板变形量各自为

△LA=(180℃~30℃)x1.5×10-5m/℃X1000mm=2.25mm

△LB=(180℃~30℃)X2.5X10-5M/℃X1000mm=3.75mm

这时因为半固化尚在随意情况,二种芯板一长一短,相互支持,并未产生变形。

压合时候在高溫下维持一段时间,直至半固化彻底固化,这时环氧树脂变为固化情况,不可以随便流动性,二种芯板结合在一起.当温度降低,如果没有虚梁环氧树脂拘束,芯板会回应至原始长短,并不容易造成变形,可事实上二张芯板在高溫时早已被固化的环氧树脂黏合,在减温全过程中不可以随便收拢,在其中A芯板应当收拢3.75mm,事实上当收拢超过2.25mm时候遭受A芯板的阻拦,为达到两芯板间的支承均衡,B芯板不可以收缩到3.75mm,而A芯板收拢会超过2.25mm,进而使整个PCB线路板向B芯板方位变曲。

依据上述解析所知,PCB板的压层构造、原材料种类早已图型遍布是不是匀称,立即危害了不一样芯板及其铜箔中间的CTE差别,在压合全过程中的涨缩差别会根据半固化片的固片全过程而被保存并最后产生PCB板的变形。

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2.2PCB板生产过程中造成的变形

PCB板生产过程的变形缘故比较复杂可分成焊接应力和机械设备地应力二种地应力造成。在其中焊接应力关键造成于压合全过程中,机械设备地应力关键造成零件堆积、运送、烤制全过程中。下边按步骤次序做简易探讨。

覆铜板板材的进料:覆铜板板材的均为双面线路板,构造对称性,无图型,铜箔与夹层玻璃布CTE相差无异,因此在压合全过程中基本上不容易造成因CTE不一样造成的变形。可是,覆铜板板材的压力机规格大,热盘不一样地区存有温度差,会造成压合全过程中不一样地区环氧树脂固化速率和水平有微小差别,另外不一样提温速度下的动粘度也是很大差别,因此也会造成因为固化全过程差别产生的部分地应力。一般这类地应力会在压合后保持均衡,但会在今后的生产加工中慢慢释放出来造成变形。

压合:PCB压合工艺流程是造成焊接应力的关键步骤,在其中因为原材料或构造不一样造成的变形见上一节的解析。与覆铜板板材的压合相近,也会造成固化全过程差别产生的部分地应力,PCB板因为薄厚更厚、图型遍布多种多样、半固化片大量等缘故,其焊接应力也会比覆铜板板材的大量更难清除。而PCB板中存有的地应力,在后续打孔、外观设计或是烤串等步骤中释放出来,造成零件造成变形。

阻焊、空格符等烤制步骤:因为阻焊油墨固化时不可以相互之间层叠,因此PCB板都是竖放到铁架子里烘板固化,阻焊温度150℃上下,恰好超出低中Tg原材料的Tg点,Tg点左右环氧树脂为高弹态,零件非常容易在重量或是烘干箱大风功效下变形。

暖风焊接材料平整:一般板暖风焊接材料整平常锡炉温度为225℃~265℃,時间为3S-6S。暖风温度为280℃~300℃.焊接材料整平常板从室内温度进锡炉,公布后三分钟内又开展室内温度的后处理工艺手洗。全部暖风焊接材料平整全过程为骤热骤冷全过程。因为电路板材料不一样,构造又不匀称,在热冷全过程中必定会出現焊接应力,造成外部经济应变力和总体变形翘区。

储放:PCB板在半成品加工环节的储放一般都坚插在铁架子中,铁架子紧松调节的不适合,或是储放全过程中层叠放板等都是使零件造成机械设备变形。特别是在针对2.0mm下列的金属薄板危害更为严重。

除以上要素之外,危害PCB变形的原因还有很多。



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