SMT加工避免PCB翹曲的方法
隨著電子設(shè)備的小型化,薄型PCB電路板和小型元件的使用正在流行。然而,使用帶有小型SMT加工元器件線路板不僅薄而且大多數(shù)是多層PCB,這也帶來了一些問題。通常,此類PCB在smt貼片過程中會發(fā)生翹曲,并可能最終會影響其產(chǎn)量。此外,過度翹曲也會影響錫膏印刷的質(zhì)量。翹曲還會影響回流焊接過程中焊點的形成。
什么是PCB組裝翹曲?
SMT制程中,電路板經(jīng)過回流焊時很容易發(fā)生翹曲,嚴(yán)重的話甚至?xí)斐稍蘸浮⒘⒈炔涣。PCB板翹曲的原因或許都不太一樣,但最后應(yīng)該都可以歸咎到施加于PCB板上的應(yīng)力大過了板子材料所能承受的應(yīng)力,當(dāng)板子所承受的應(yīng)力不均勻或是板子上每個地方抵抗應(yīng)力的能力不均勻時,就會出現(xiàn)PCB板翹曲的結(jié)果。
那板子上所承受的應(yīng)力又來自何方?其實回流焊制程中最大的應(yīng)力來源就是【溫度】了,溫度不但會使電路板變軟,還會扭曲電路板,再加上熱膨脹系數(shù)(CTE)的因素及【熱脹冷縮】的材料特性,這就形成PCB板翹曲。
SMT加工中PCB翹曲的原因
銅膜上的內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致電路板翹曲。即使在室溫下無需任何熱處理,這也是可能的。
在涉及溫度變化的工藝過程中,例如回流焊,由于銅層和基板之間的熱膨脹系數(shù)不同,會導(dǎo)致翹曲。
當(dāng)單獨蝕刻的覆銅板堆疊在一起時,每層銅密度的差異會導(dǎo)致每層上的應(yīng)力大小不同,從而導(dǎo)致翹曲。
PCB通常放置在面板中以提高PCB組裝效率。反過來,鑲板使用導(dǎo)軌和支腿。組裝后,支腿被移除,PCB通過拆板分離。電路板區(qū)域與外伸支架區(qū)域的銅密度差異進一步導(dǎo)致翹曲。
SMT加工避免PCB翹曲的方法
1. 降低溫度對板子應(yīng)力的影響
既然【溫度】是板子應(yīng)力的主要來源,所以只要降低回焊爐的溫度或是調(diào)慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度,就可以大大地降低PCB板翹曲的情形發(fā)生。不過可能會有其他副作用發(fā)生,比如說焊錫短路。
2. 采用高Tg的板材
Tg是玻璃轉(zhuǎn)換溫度,也就是材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)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(tài)的時間也會變長,板子的變形量當(dāng)然就會越嚴(yán)重。采用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)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(chǎn)品為了達到更輕薄的目的,板子的厚度已經(jīng)剩下1.0mm、0.8mm,甚至做到了0.6mm的厚度,這樣的厚度要保持板子在經(jīng)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PCB板翹曲及變形的風(fēng)險。
4. 減少電路板的尺寸與減少拼板的數(shù)量
既然大部分的回焊爐都采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(dāng)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(shù)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做到,最后就是使用過爐托盤 (回流焊 carrier/template) 來降低電路板的變形量了,過爐托盤治具可以降低PCB板翹曲的原理是因為治具材質(zhì)一般會選用鋁合金或合成石具有耐高溫的特性,所以電路板經(jīng)過回焊爐的高溫?zé)崦浥c之后冷卻下來的冷縮,托盤都可以起到穩(wěn)住電路板的功能,等到電路板的溫度低于Tg值開始恢復(fù)變硬后,還可以維持住原來的尺寸。
如果單層的托盤治具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。
6. 改用Router替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut會破壞電路板間拼板的結(jié)構(gòu)強度,那就盡量不要使用V-Cut的分板,或是降低V-Cut的深度。
什么是PCB組裝翹曲?
SMT制程中,電路板經(jīng)過回流焊時很容易發(fā)生翹曲,嚴(yán)重的話甚至?xí)斐稍蘸浮⒘⒈炔涣。PCB板翹曲的原因或許都不太一樣,但最后應(yīng)該都可以歸咎到施加于PCB板上的應(yīng)力大過了板子材料所能承受的應(yīng)力,當(dāng)板子所承受的應(yīng)力不均勻或是板子上每個地方抵抗應(yīng)力的能力不均勻時,就會出現(xiàn)PCB板翹曲的結(jié)果。
那板子上所承受的應(yīng)力又來自何方?其實回流焊制程中最大的應(yīng)力來源就是【溫度】了,溫度不但會使電路板變軟,還會扭曲電路板,再加上熱膨脹系數(shù)(CTE)的因素及【熱脹冷縮】的材料特性,這就形成PCB板翹曲。
SMT加工中PCB翹曲的原因
銅膜上的內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致電路板翹曲。即使在室溫下無需任何熱處理,這也是可能的。
在涉及溫度變化的工藝過程中,例如回流焊,由于銅層和基板之間的熱膨脹系數(shù)不同,會導(dǎo)致翹曲。
當(dāng)單獨蝕刻的覆銅板堆疊在一起時,每層銅密度的差異會導(dǎo)致每層上的應(yīng)力大小不同,從而導(dǎo)致翹曲。
PCB通常放置在面板中以提高PCB組裝效率。反過來,鑲板使用導(dǎo)軌和支腿。組裝后,支腿被移除,PCB通過拆板分離。電路板區(qū)域與外伸支架區(qū)域的銅密度差異進一步導(dǎo)致翹曲。
SMT加工避免PCB翹曲的方法
1. 降低溫度對板子應(yīng)力的影響
既然【溫度】是板子應(yīng)力的主要來源,所以只要降低回焊爐的溫度或是調(diào)慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度,就可以大大地降低PCB板翹曲的情形發(fā)生。不過可能會有其他副作用發(fā)生,比如說焊錫短路。
2. 采用高Tg的板材
Tg是玻璃轉(zhuǎn)換溫度,也就是材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)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(tài)的時間也會變長,板子的變形量當(dāng)然就會越嚴(yán)重。采用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)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(chǎn)品為了達到更輕薄的目的,板子的厚度已經(jīng)剩下1.0mm、0.8mm,甚至做到了0.6mm的厚度,這樣的厚度要保持板子在經(jīng)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PCB板翹曲及變形的風(fēng)險。
4. 減少電路板的尺寸與減少拼板的數(shù)量
既然大部分的回焊爐都采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(dāng)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(shù)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做到,最后就是使用過爐托盤 (回流焊 carrier/template) 來降低電路板的變形量了,過爐托盤治具可以降低PCB板翹曲的原理是因為治具材質(zhì)一般會選用鋁合金或合成石具有耐高溫的特性,所以電路板經(jīng)過回焊爐的高溫?zé)崦浥c之后冷卻下來的冷縮,托盤都可以起到穩(wěn)住電路板的功能,等到電路板的溫度低于Tg值開始恢復(fù)變硬后,還可以維持住原來的尺寸。
如果單層的托盤治具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。
6. 改用Router替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut會破壞電路板間拼板的結(jié)構(gòu)強度,那就盡量不要使用V-Cut的分板,或是降低V-Cut的深度。
江西英特麗電子科技有限公司成立于2016年5月,坐落于人杰地靈的才子之鄉(xiāng)-江西省撫州市臨川區(qū),江西英特麗電子科技有限公司現(xiàn)有30,000平方米的廠房面積,24條SMT產(chǎn)線,8條插件線,4條波峰焊線,8條組裝線,4條包裝線,總投資10個億,配備先進完善的數(shù)字化管理體系,致力于打造工業(yè)4.0智慧工廠。擁有完善工業(yè)4.0解決方案,PCBA加工服務(wù),SMT貼片加工服務(wù),OEM電子加工服務(wù),ODM代工代料服務(wù)。
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