彎曲的印刷電路板(PCB)不能在平坦的臺(tái)式機(jī)上擺放。盡管有幾種原因可以導(dǎo)致這種情況發(fā)生,但是有兩種導(dǎo)致板翹曲的具體原因。其中一個(gè)與布局相關(guān),而另一個(gè)與流程相關(guān)。如果在開始組裝之前發(fā)現(xiàn)PCB翹曲,則說(shuō)明布局和制造之間出現(xiàn)了問(wèn)題。如果PCB在之前是平坦的,但在組裝后發(fā)現(xiàn)翹曲,則可能是在制造和組裝之間出現(xiàn)問(wèn)題。但是,直到PCB通過(guò)回流爐后,才會(huì)出現(xiàn)一些制造問(wèn)題。
解決根本原因通常是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。要與制造廠或裝配廠討論此問(wèn)題,需要收集一些其他信息。這可能是每英寸的翹曲量,板的尺寸及其厚度。連同這些信息一起,可能需要考慮銅的澆注,組件的放置及其尺寸,前提是電路板設(shè)計(jì)是內(nèi)部的。
根據(jù)以上信息,與設(shè)計(jì)公司,制造廠或裝配廠進(jìn)行的討論可能有助于突出翹曲的問(wèn)題和原因。一旦排除了設(shè)計(jì)問(wèn)題,可能有必要確定它是否與制造或組裝有關(guān),這將導(dǎo)致下一步確定問(wèn)題的解決方案。
導(dǎo)致翹曲的設(shè)計(jì)問(wèn)題
可能會(huì)有一些模糊的設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致PCB翹曲。為了能夠在進(jìn)行制造或組裝之前消除它們,有必要了解主要的設(shè)計(jì)因素:
l 奇怪的形狀或較大的切口-在任何階段都可能導(dǎo)致相當(dāng)大的翹曲
l 薄板-與組件的數(shù)量和大小有關(guān),可能導(dǎo)致組裝后變形
l 較重的組件組合在一起-可能在組裝過(guò)程中引起翹曲。熱塊的作用類似于散熱器,導(dǎo)致膨脹不均且PCB上的焊接不均勻
l 銅澆注量不均勻—盡管銅和聚酰亞胺/ FR-4的熱膨脹匹配,但匹配并不精確。對(duì)于一側(cè)或拐角處的大量銅澆注,這種差異被放大,從而導(dǎo)致在制造或組裝過(guò)程中發(fā)生翹曲。這可能需要設(shè)計(jì)者將固態(tài)銅倒入斜線以減少翹曲。
導(dǎo)致變形的與組裝相關(guān)的問(wèn)題
聚酰亞胺和FR-4都從環(huán)境中吸收水分。如果在組裝前將一堆裸板存放了一段時(shí)間,通常將其在80-150°C的溫度下烘烤至少3小時(shí)以驅(qū)除水分。冷卻至室溫后即可開始組裝。一些電路板供應(yīng)商在裝運(yùn)前用干燥劑對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行真空密封,如果在一次組裝過(guò)程中沒(méi)有用完整個(gè)包裝,則必須將干燥劑與剩余的密封件重新密封。
大板的翹曲可能與板進(jìn)入回流爐的方向有關(guān)。將較大的尺寸平行于烤箱的傳送帶放置,可以防止PCB邊緣與其中部之間的加熱不均勻。大板可能需要在PCB的中央提供額外的支撐,并且可能需要添加載體。回流期間,柔性PCB也可能需要類似的支持。
通常,將小型PCB組合在一起以形成面板,以提高組裝效率。組裝后,操作員手動(dòng)將它們分成單獨(dú)的PCB。制造商遵循兩種簡(jiǎn)化分離過(guò)程的方法-分離和v評(píng)分。在分離過(guò)程中,較小的PCB之間的大部分材料都被切掉了,只剩下很小的焊盤。如果面板化很大,這些切口可能會(huì)導(dǎo)致變形。V刻痕是一種替代方法,其中V形凹槽形成分離線,而不是移除PCB的一部分。這樣可以防止面板在組裝過(guò)程中翹曲,但允許操作員輕松地將面板分開。
盡管三區(qū)回流焊爐足以進(jìn)行錫/鉛焊接,但隨著RoHS工藝和無(wú)鉛焊接的出現(xiàn),回流焊爐的工作溫度更高。此外,為減少回流時(shí)對(duì)PCB和組件的熱沖擊,溫度逐漸分布在幾個(gè)區(qū)域上,有時(shí)多達(dá)6到9個(gè),其中一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的設(shè)置錯(cuò)誤的可能性更大。
翹曲也可能是由烤箱裝載引起的。如果同時(shí)對(duì)回流焊爐中的一定數(shù)量的板進(jìn)行了特定PCB的熱成型,則在隨后的運(yùn)行中,如果板數(shù)量較少,則爐溫可能會(huì)升高。由于烤箱中板的數(shù)量會(huì)影響熱負(fù)荷,因此熱量需求可能不足以維持較小批量PCB的典型回流曲線。
回流爐的氣流出口堵塞也可能導(dǎo)致特定PCB的溫度-時(shí)間曲線發(fā)生變化,從而導(dǎo)致加熱不均,從而導(dǎo)致翹曲。同樣,由于助焊劑積聚而造成的孔板堵塞也可能限制強(qiáng)制對(duì)流,從而導(dǎo)致板不均勻加熱。
防止PCB翹曲
對(duì)于用于表面貼裝技術(shù)的PCB,IPC-6012標(biāo)準(zhǔn)將最大外傾角和扭曲或翹曲定義為0.75%,而對(duì)于其他類型(通孔技術(shù)),則放寬至1.5%。但是,大多數(shù)處理雙層/多層板的電子裝配廠都希望將翹曲限制在0.7-0.75%之間。使用SMD和BGA的厚度約為1.6 mm的剛性PCB只能承受0.5%的翹曲,而使用PoP的其他PCB只能承受0.3%或更小的翹曲。
組裝前正確存放PCB對(duì)于防止翹曲至關(guān)重要。在其邊緣堆疊PCB不能保證它們始終保持垂直,并且PCB的總重量最終會(huì)導(dǎo)致彎曲。因此,將它們水平地存儲(chǔ)在平坦的表面上是必不可少的。
PCB通常會(huì)吸收周圍的水分。理想的解決方案是將它們存儲(chǔ)在溫度和濕度可控的區(qū)域。在控制整個(gè)商店內(nèi)的環(huán)境不切實(shí)際的地方,使用干燥劑控制密封容器內(nèi)的水分也可能有助于防止PCB在儲(chǔ)存過(guò)程中吸收水分。
由于PCB制造商利用熱量來(lái)形成多層板,因此將熱量重新施加到翹曲的裸板上也應(yīng)有助于將它們矯直。這可能需要在加熱的光滑鋼板之間用力壓板3至6小時(shí),然后將PCB烘烤2至3次
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