SMT線路板板翹成因及如何預(yù)防規(guī)避DFM

日期：2018-04-24

　　隨著印制板進(jìn)入到表面貼裝和芯片貼裝的時(shí)代，裝配廠對(duì)板翹的要求越來(lái)越嚴(yán)。線路板的翹曲，在貼裝時(shí)會(huì)造成元器件定位不準(zhǔn)，元器件無(wú)法正常插裝到板子的孔和表面貼裝焊盤(pán)上，甚至?xí)矇淖詣?dòng)插裝機(jī)。裝上元器件的板子焊接后發(fā)生彎曲，會(huì)造成焊點(diǎn)開(kāi)裂失效，元件腳很難剪平整齊，板子無(wú)法正常組裝等不良現(xiàn)象。

　　IPC-6012規(guī)定SMT的線路板最大翹曲度或扭曲度0.75%,其它板子翹曲度一般不超過(guò)1.5%;電子裝配廠允許的翹曲度(雙面/多層)通常是0.70---0.75%.實(shí)際上不少板子如SMT,BGA板子要求翹曲度小于0.5%;部分工廠甚至小于0.3%;

　　PCB翹曲度的測(cè)試方法應(yīng)遵照IPC－TM－650.2.4.22B里面的規(guī)定,首先將PCB板放于平整大理石臺(tái)面或者厚度大于5MM的玻璃上面，使用測(cè)試針規(guī)插到翹曲度最大的地方，測(cè)量出來(lái)尺寸，然后和PCB對(duì)角的長(zhǎng)度尺寸相除，得到比例大于0.75%，即為翹曲。

翹曲度計(jì)算方法=翹曲高度/曲邊長(zhǎng)度

引起PCB翹曲的原因有哪些，總結(jié)有如下幾點(diǎn)：

　　1.PCB設(shè)計(jì)階段，器件選型時(shí)盡量不要使用比較大或者很厚重的器件。若必須用到此類(lèi)器件時(shí)，PCB的板厚和強(qiáng)度必須能承受其重力。器件布局要均勻分布，特別要注意一些大功率器件，在后期運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)考慮散熱對(duì)板子性能影響。

　　過(guò)孔的分布也要均勻?，F(xiàn)今的電路板大多為多層板，而且層與層之間會(huì)有象鉚釘一樣的連接點(diǎn)(vias)，有連接點(diǎn)的地方會(huì)增加板子的強(qiáng)度，防止板彎板翹和爆板。

　　2.PCB的成品尺寸不要太大，特別是拼板處理時(shí)，注意長(zhǎng)寬比例在1:1.5左右。

　　對(duì)稱(chēng)是最美的設(shè)計(jì)。層疊設(shè)計(jì)要對(duì)稱(chēng)，層間半固化片的排列應(yīng)當(dāng)上下一致，例如八層板，1～2 3～4和5～6 7～8層間的厚度和半固化片的張數(shù)應(yīng)當(dāng)一致。 避免使用奇數(shù)不對(duì)稱(chēng)疊層，混壓板也要注意不同材料的性能對(duì)板子抗形變能力的影響。

　　材料的選型時(shí)多層板芯板和半固化片應(yīng)盡量使用同一供應(yīng)商的產(chǎn)品，并且TG值和CTE膨脹系數(shù)要一致。

　　內(nèi)層線路圖形分布均勻，成品銅厚也要對(duì)稱(chēng)。內(nèi)外層的線路圖形的殘銅率分布面積應(yīng)盡量接近，不要相差大于40%。若A面為大銅面，而B(niǎo)面僅走幾根線，這樣兩面的線路設(shè)計(jì)殘率面積相差太大，當(dāng)這些大面積的銅箔不能均勻地分布在同一層的時(shí)候，就會(huì)造成吸熱與散熱速度不均勻的問(wèn)題，從而出現(xiàn)翹曲。所以建議在不影響PCB信號(hào)質(zhì)量和品質(zhì)的情況下應(yīng)多鋪一些地銅。另外，工藝邊及板內(nèi)的一些擋板區(qū)域也要加鋪實(shí)心銅皮。

下圖為線路層成品銅厚不對(duì)稱(chēng)。

殘銅率不對(duì)稱(chēng)

同層線路圖形分布不均勻

　　3、PCB開(kāi)料前烘板：覆銅板下料前烘板，目的是去除板內(nèi)的水分，同時(shí)使板材內(nèi)的樹(shù)脂完全固化，進(jìn)一步消除板材中剩余的應(yīng)力，這對(duì)防止板翹曲是有幫助的。

　　由于半固化片和芯板層壓后經(jīng)向和緯向收縮率不一樣，下料和疊層時(shí)必須分清經(jīng)向和緯向。否則，層壓后很容易造成成品板翹曲，即使加壓力烘板亦很難糾正。多層板翹曲的原因，很多就是層壓時(shí)半固化片的經(jīng)緯向沒(méi)分清，亂疊放而造成的。一般板固化片是成卷的，那么卷的那一個(gè)方向?yàn)榻?jīng)向；覆銅板則長(zhǎng)方向?yàn)榻?jīng)向；

　　4.多層板在完成熱壓后，冷壓的時(shí)間也必須達(dá)到PCB板能均勻釋放應(yīng)力的時(shí)間，此時(shí)間段一定不能縮小，否則熱應(yīng)力釋放不完全，會(huì)造成PCB板翹。在剪切或銑掉PCB毛邊后，板子應(yīng)平放在150攝氏度烘箱內(nèi)烘4小時(shí)，使板內(nèi)的應(yīng)力逐漸釋放并使樹(shù)脂完全固化。

　　5.薄板電鍍時(shí)需要上夾棍拉直：當(dāng)PCB厚度在0.4～0.6mm超的薄多層板做全板電鍍和圖形電鍍時(shí)，應(yīng)制作特殊的夾棍，拉直棍上所有的板子，這樣電鍍后的板子就不會(huì)變形。

　　6.表面處理的選擇：印制板熱風(fēng)整平（噴錫）時(shí)經(jīng)焊錫槽（約250攝氏度）的高溫沖擊，相當(dāng)于PCB多過(guò)了一次回流，對(duì)板子的熱沖擊比較大，變形的風(fēng)險(xiǎn)機(jī)率加大。所以在選擇表面處理時(shí)要做一個(gè)取舍。當(dāng)板厚小于0.6mm及以下時(shí)，不能做噴錫的表面處理。

　　7.翹曲板子的處理：印制板在最終檢驗(yàn)出貨前會(huì)作100％的平整度檢查。熱壓整平，板翹返直。

　　8.PCBA貼裝前應(yīng)烤板，注意爐溫曲線的合理管控。一些特殊板子須開(kāi)治具焊接，防止變形。焊接時(shí)最好用爐溫區(qū)比較多的設(shè)備，我司是10溫區(qū)的回流焊接。

這正是：

設(shè)計(jì)全局統(tǒng)，材料選適中。疊層應(yīng)對(duì)稱(chēng)，制板層層控。焊接處處防，一板即成功。

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