PCB生产过程中产生变形的原因及改善.doc

PCB生产过程中产生变形的原因及改善
(刘海龙)
(深南电路有限公司,广东深圳)
摘要随着表面安装和芯片安装时代的到来,,重点研究了压合、阻焊、整平、出货前校平等制程对板件变形的影响。并根据试验结果和生产经验提出了一些有效的控制板件变形的方法。
1前言
在自动化表面贴装线上,电路板若不平整,会引起定位不准,元器件无法插装或贴装到板子的孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的电路板焊接后发生弯曲,元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上,所以,装配厂碰到板翘同样是十分烦恼。目前的表面贴装技术正在朝着高精度、高速度、智能化方向发展,这就对做为各种元器件家园的PCB板提出了更高的平整度要求。
%,%。实际上,为满足高精度和高速度贴装的需求,部分电子装联厂家对变形量的要求更加严格,%,%。
PCB板由铜箔、树脂、玻璃布等材料组成,各材料物理和化学性能均不相同,压合在一起后必然会产生热应力残留,导致变形。同时在PCB的加工过程中,会经过高温、机械切削、湿处理等各种流程,也会对板件变形产生重要影响,总之可以导致PCB板变形的原因复杂多样,如何减少或消除由于材料特性不同或者加工引起的变形,成为PCB制造商
面临的最复杂问题之一。
2变形产生原因分析
PCB板的变形需要从材料、结构、图形分布、加工制程等几个方面进行研究，本文将对可能产生变形的各种原因和改善方法进行分析和阐述。
2．1压合材料、结构、图形对板件变形的响分析
PCB板由芯板和半固化片以及外层铜箔压合而成，其中芯板与铜箔在压合时受热变形，变形量取决于两种材料的热膨胀系数（CTE），铜箔的热膨胀系数（CTE）为17X10-6左右，而普通FR-4基材在Tg点下Z向CTE为（50~70）X10-6，TG点以上为（250~350）X10-6，X向CTE由于玻璃布存在，一般与铜箔类似。其中做好内层图形的芯板的膨胀由于图形分布与芯板厚度或者材料特性不同而不同，当图形分布与芯板厚度或者材料特性不同而不同，当图形分布比较均匀，材料类型一致，不会产生变形。当PCB板层压结构存在不对称或者图形分布不均匀时会导致不同芯板的CTE差异较大，从而在压合过程中产生变形。其变形机理可通过以下原理解释。
假设有两种CTE相差较大的芯板通过半固化片压合在一起，-5/℃，芯板长度均为1000mm。在压合过程作为粘结片的半固化片，则经过软化、流动并填充图形、固化三个阶段将两张芯板粘合在一起。图1为普通FR-4树脂在不同升温速率下的动粘底曲线，一般情况下，材料从90℃左右开始流动，并在达到TG点以上开始交联固化，在固化之前半固化片为自由状态，此时芯板和铜箔处在受热后自由膨胀状态,,温度从30℃升至180℃,此时两种芯板变形量分别为△LA=(180℃~30℃)-5m/℃X1000mm=,△LB=(180℃~30℃)