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pcb制造与问题改善 PCB变形

时间:2022-04-29 10:42:40 来源:PCBA 点击:0

pcb制造与问题改善 PCB变形

PCB弯曲容易引起SMT要素的材料位置的偏差,影响最终产品的品质。

PCB板生产线的加工、发货后,通常容易发生PCB板翘曲变形的问题,SMT不仅影响发货部件的位置偏差,还影响终端产品的品质和耐久性,严重时有可能导致部件的空焊。

大面积PCB电子零件的数量多、重量重、板材的强度不足时PCB中央部容易发生塌陷问题。

PCB电路板虽然也可以说是电子设备的基础,但如果基础不平坦,关键部件、半导体粘合不足,再加上自动化高速生产,部件的空焊和部件经常会变成像碑一样的不良组装状态,这样的问题小的话,电子电路的功能就会不稳定大的话可能发生误动作或电路短路开路故障。

自动化生产PCB板材平整度影响生产良率

特别是在大量生产的生产线环境中,下一代电子设备的生产线大多通过自动化SMT(surface-mount devices)的供给、自动焊接部件机构,上锡/供给等通过自动化设备高速运行,已经不能用人工加工处理来对应了,即使是大量的微缩产品机构、体积零件的配置更加紧凑,如果生产设备不自动化,大多无法完成加工程序。

在自动化加工设备的制造过程中,基本上以PCB为全平状态进行自动出货的位置定位,为了追求生产速度,往返出货、定位程序需要生产速度的加速或缩小,PCB如果在生产过程和加工出货前发生板材的翘曲或变形大型IC半导体出货和SMT元件焊接出货可能会发生上述问题,导致产品的生产品质和稳定性降低,生产线的故障品、不良品的再加工反而增加了成本。

SMT在加工上的材料供应过程中,PCB板不平坦的问题不仅上面的材料定位不正确,而且可能大型点功率元件不能正确地插入或粘贴在PCB表面,不好的情况可能由于错误的插件而使插入机发生故障自动化生产线发生了问题,所以生产速度有可能降低。

对于插件失真的部件,可能不会影响插件和焊接生产,但失真的部件不会影响功能,但后续的外壳组装不能安装到机架上,组装加工出现问题,之后再进行人工再加工也会产生重工成本。特别是SMT技术在高速化、智能化、高精密度的方向上发展,PCB板容易弯曲多是阻碍生产速度再提高的瓶颈。

SMT将自动化加工材料的精度作为优化的重点

SMT以加工自动化机台为例,部件为了利用吸附喷嘴吸附电子部件,PCB通过加热焊接膏迅速粘贴部件,为了达到完美的焊接状态,部件吸附稳定,焊接膏加热处理的时机必须适当。电子部件与PCB完全结合后,吸附材料的吸附喷嘴释放真空吸附力后,放出材料,达到正确的材料供给和部件焊接的目的。

另一方面,在馈送过程中,吸附喷嘴的真空吸引力控制变差,由于元件释放问题,元器件发生位移,贴片机的下压力通道过大,材料焊接点的焊接膏有可能从焊接点挤出这些状况尤其是PCB在翘曲不平坦的情况下最容易显著,不平坦的PCB也成为自动上料机需要频繁排除的问题点。

PCB如果不使其平坦化,不仅会产生释放物或素材挤压的问题,而且对于脚位置密集的半导体或集成晶片元件,也会由于左右上下移动(平行移动误差)或角度偏移(旋转误差),从而容易使上材位置偏移,产生偏差有可能发生半导体IC的引脚焊接或空焊的问题。

PCB容许变形量越低越好

在IPC所列举的规格中,与SMT贴片机对应的PCB的最大容许变形量约为0.75%,自动化SMT处理或不进入手动焊接PCB的最大容许变形量为1.5%,但基本上只不过是相对于PCB的反斜度的低标准要件,为了满足SMT贴片机的自动化加工精度和备用度对于PCB的变形量控制标准,可能需要高于0.75%、至少0.5%或0.3%的高标准要求。

验尸PCB为什么会产生弯曲。实际上PCB是在铜箔、玻璃纤维、树脂等复合材料中使用化学胶体物理压接、粘合而成的复合板材,各个材料的弹性、膨胀系数、硬度、应力的表现不同,受热膨胀的状况也有差异,PCB加工过程中多段热处理、机械切断、化学材料浸渍、在物理压接粘合等过程中进行反转处理,制作具有完全平面的PCB本来是缘木求鱼,既难又难,但至少能够以一定比例控制所要求的平坦度表示。

PCB为了使弯曲的原因变得复杂,必须从材料/过程中多角度分析。

PCB虽然弯曲变形的原因复杂,但至少可以从几个可着手的角度进行处理。首先,对PCB板为什么变形的原因进行分析,在知道生产问题的关键之后可以找到对应的解决方案,为了减少PCB板变形问题,可以从材料、复合板材结构、蚀刻线路图形状分布、加工过程等进行思考和研究。

另一方面,PCB弯曲的很多原因是PCB过程自身的问题。在电路基板上的覆铜面积有差的情况下,电路基板为了改善电磁问题或优化电气特性而故意将地线线路处理为大面积,数据线路相对密集并蚀刻,因此PCB自身的覆铜产生局部的面积差,所以大面积覆铜铜箔在同一张PCB上不均匀分布的情况。

设备运转产生的热或加工设备,由于处理产生的热,PCB热膨胀?发生冷缩物理现象,覆铜不均匀产生局部应力的差异加上电路板翘曲,板热膨胀?当由于冷缩引起的应力差异达到材料极限值时,PCB会导致永久的翘曲变形。

PCB覆铜厚度和线路布局也影响板材的平坦化条件

另一个情况也是PCB穿孔、连接点数的问题,HDI在高密度PCB下连接点、穿孔数与内线复杂,大量连通孔,盲孔、嵌入孔也在设置孔位的位置PCB限制热膨胀冷缩现象,间接地PCB产生不平、弯曲、弯曲现象。

在实际业务方面,当零件数量、重量增加时,发现因材料重量的压接而产生PCB凹陷变形,这在个人电脑主机板、服务器电路基板等大型PCB容易发生,特别是生产线使用炼条将板材的两端导入回焊炉进行锡处理板子一堆部件,板材中央部就会凹下去。

考虑到弯曲板、PCB板的弯曲问题的解决,必须从设计方面、材料方面、工艺方面多角度考虑可能的原因,通过生产线的过程、产品的生产问题点分析、导出可能的原因,通过系统的优化程序逐步改善。例如,请参照板材的压接材料、设计结构、线路图等在板材上产生的变形?可以分析。

PCB关于覆铜的处理,必须考虑覆铜厚度、铜箔的热膨胀系数等。过程中可以大量开采SMT制作,PCB本身需要考虑高耐热材料和结构设计,特别是变薄了PCB容易发生板材的翘曲问题。PCB供给物的储藏也是,PCB自身的板材是复合材料,在湿润环境中,由于配置的重叠和吸湿有可能导致基板变形,所以有可能成为翘曲变形的原因。

PCB板在上材、加工过程中发生变形也是最常见的现象,加工变形比材料本身的变形分析更困难。板材也会发生弯曲。

一般的覆铜板材,如果在双面线路对称,则在压接过程中可以降低变形状态,但实际的生产状况并不是那么完美,首先线路完全对称是极其困难的,覆铜厚度也会因工程条件的变动而产生差异,精度更高线路更复杂地贴合HDI不如多层板结构。材料设计在控制低板材的翘曲方面更加困难。

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