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为什么SMT制程中PCB电路板经过回流焊时很容易发生翘曲造成
发布日期:2024-03-08 07:04     点击次数:180

  在SMT过程中,电路板回流焊后容易翘曲,严重时甚至会造成电子元件空焊、立碑等不良情况。如何克服?PCB板翘曲的原因可能不同,但最终应该归咎于PCB板上的应力大于板材所能承受的应力。当板承受的应力不均匀或板上各个地方的抗应力不均匀时,PCB板就会翘曲。

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板上的应力从何而来?事实上,回流焊过程中最大的应力来源是[温度]。温度不仅会软化电路板,还会扭曲电路板,导致电子元件空焊,加上热膨胀系数(CTE)PCB板翘曲的因素及其材料特性。至于为什么有些板的翘曲程度不同?个人认为主要有几个原因:1. 铺铜面积不均匀,会恶化PCB板翘曲。一般来说,电路板上会设计大面积铜箔作为接地,有时VCC层也会设计大面积铜箔。当这些大面积铜箔不能均匀分布在同一块电路板上时,会导致吸热和散热速度不均匀的问题。当然,电路板也会热胀冷缩。如果膨胀和收缩不能同时引起不同的应力和变形,如果板的温度达到TG值的上限,板会开始软化,导致永久变形。

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2. 电路板上各层的过孔(vias)今天的电路板大多是多层板,层与层之间会有铆钉般的过孔(via),过孔又分为通孔、盲孔和埋孔,有过孔的地方会限制板材冷胀缩的效果,也会间接造成PCB板材翘曲。3. 电路板本身的重量会导致板翘曲变形。一般来说,回流焊炉会使用链条驱动电路板向前传输,即以板两侧为支点支撑整个板。如果板上有过重的零件,或者板的尺寸太大,由于其自身的重量,会出现中间凹陷,导致翘曲。

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4. V-Cut的深度和连接条会影响拼板的变形。基本上,V-Cut是破坏板结构的罪魁祸首,因为V-Cut是在原来的大板上切割V形槽,所以V-Cut容易变形。针对上述问题,在设计和生产中应特别注意以下情况,以更好地避免板材翘曲:1. 由于[温度]是板应力的主要来源,只要降低回焊炉的温度或减慢回焊炉中板的加热和冷却速度,就可以大大降低PCB板的翘曲。但可能还有其他副作用,比如焊锡短路。2. 高TG板TG是玻璃转换温度,即材料从玻璃到橡胶的温度。材料的TG值越低,Pango(紫光同创)FPGA/CPLD芯片 板进入回焊炉后开始变软的速度越快,变软橡胶状态的时间越长,板的变形就越严重。使用较高的Tg板材可以增加其承受应力变形的能力,但相对材料的价格也相对较高。

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3. 为了达到更轻的目的,许多电子产品增加了电路板的厚度,板的厚度只有1.0mm、0.8mm,即使是0.6mm的厚度,通过回焊炉保持板材不变形也有点困难。建议板材厚度为1.6mm,无轻薄要求,可大大降低PCB板材翘曲变形的风险。4. 减少电路板的尺寸和拼接板的数量。由于大多数回焊炉使用链条驱动电路板向前移动,电路板越大,由于其自身的重量,在回焊炉中会凹陷变形。因此,尽量将电路板的长边作为板边放置在回焊炉的链条上,可以减少电路板本身重量引起的凹陷变形,基于这个原因减少拼接板的数量,即在通过炉子时,尽量用窄边垂直过炉,以达到最低的凹陷变形。

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5. 如果上述方法难以实现,最后使用过炉托盘 (回流焊 carrier/template) 为了减少电路板的变形,过炉托盘可以减少PCB板翘曲的原理是铝合金或合成石具有耐高温的特点,因此,在回焊炉的高温热膨胀和冷缩后,托盘可以稳定电路板的功能,导致电子元件的空焊。当电路板的温度低于TG值并开始恢复硬化时,它也可以保持原来的尺寸。如果单层托盘配件不能减少电路板的变形,则必须增加另一层盖,用上下两层托盘夹住电路板,以大大降低电路板过回焊炉的变形。如果单层托盘配件不能减少电路板的变形,则必须增加另一层盖,用上下两层托盘夹住电路板,以大大降低电路板过回焊炉的变形。但是,这个过炉托盘非常昂贵,必须手动放置和回收托盘。6. 由于V-Cut会破坏电路板间拼板的结构强度,因此尽量不要使用V-Cut分板或降低V-Cut的深度。 

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