SMT線(xian)路(lu)板板翹(qiao)成因及如何預防(fang)規避DFM

日(ri)期：2017-04-24

　　隨著印制板(ban)進(jin)入到(dao)表面(mian)貼(tie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)和芯片貼(tie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)時代，裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配廠對(dui)板(ban)翹的(de)要求越來(lai)越嚴。線路板(ban)的(de)翹曲，在(zai)貼(tie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)時會造成元器件定位不準，元器件無法正常插裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)到(dao)板(ban)子(zi)的(de)孔和表面(mian)貼(tie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)焊(han)盤上(shang)，甚至會撞壞自動插裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機。裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)上(shang)元器件的(de)板(ban)子(zi)焊(han)接后發生彎曲，會造成焊(han)點開裂失(shi)效(xiao)，元件腳很難剪平(ping)整(zheng)齊，板(ban)子(zi)無法正常組裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)等不良現(xian)象。

　　IPC-6012規定SMT的(de)線路板最大(da)翹曲(qu)度(du)或扭曲(qu)度(du)0.75%,其(qi)它板子翹曲(qu)度(du)一(yi)般不超過1.5%;電子裝(zhuang)配廠允(yun)許(xu)的(de)翹曲(qu)度(du)(雙面/多層(ceng))通常是0.70---0.75%.實際上(shang)不少(shao)板子如SMT,BGA板子要求翹曲(qu)度(du)小于(yu)0.5%;部分工廠甚至小于(yu)0.3%;

　　PCB翹(qiao)曲度(du)(du)的測(ce)試方法(fa)應遵照(zhao)IPC－TM－650.2.4.22B里(li)面的規(gui)定(ding),首先將PCB板放于(yu)(yu)(yu)平整大(da)理石臺面或者(zhe)厚度(du)(du)大(da)于(yu)(yu)(yu)5MM的玻(bo)璃上(shang)面，使(shi)用測(ce)試針規(gui)插到(dao)翹(qiao)曲度(du)(du)最大(da)的地方，測(ce)量出(chu)來尺寸(cun)，然后(hou)和PCB對(dui)角的長度(du)(du)尺寸(cun)相除(chu)，得到(dao)比(bi)例大(da)于(yu)(yu)(yu)0.75%，即為翹(qiao)曲。

翹曲度計算方(fang)法=翹曲高度/曲邊長(chang)度

引起PCB翹曲的原因有哪些，總結有如下幾點：

　　1.PCB設計(ji)階段，器(qi)(qi)件(jian)選型時(shi)盡量不要使用(yong)比(bi)較大或者很厚重(zhong)的器(qi)(qi)件(jian)。若必須(xu)用(yong)到此類器(qi)(qi)件(jian)時(shi)，PCB的板厚和強度必須(xu)能(neng)承受其重(zhong)力。器(qi)(qi)件(jian)布(bu)局要均勻(yun)分布(bu)，特(te)別要注意一些大功率器(qi)(qi)件(jian)，在(zai)后期運行過(guo)程中，應考慮散熱對板子性(xing)能(neng)影響。

　　過孔的(de)(de)分布也要均勻。現(xian)今(jin)的(de)(de)電路板(ban)大(da)多(duo)為多(duo)層板(ban)，而且層與層之(zhi)間會有象鉚釘(ding)一樣(yang)的(de)(de)連(lian)接點(vias)，有連(lian)接點的(de)(de)地方會增加板(ban)子的(de)(de)強度，防止板(ban)彎板(ban)翹和爆(bao)板(ban)。

　　2.PCB的(de)成品尺寸不要太大(da)，特別(bie)是拼板處理時，注意長寬比(bi)例(li)在1:1.5左右。

　　對(dui)稱(cheng)是最美的設(she)計(ji)。層(ceng)(ceng)疊(die)設(she)計(ji)要對(dui)稱(cheng)，層(ceng)(ceng)間(jian)半固化片的排列應當上下一致，例如八層(ceng)(ceng)板，1～2 3～4和(he)5～6 7～8層(ceng)(ceng)間(jian)的厚度和(he)半固化片的張數(shu)應當一致。 避免使用奇數(shu)不對(dui)稱(cheng)疊(die)層(ceng)(ceng)，混壓板也要注(zhu)意不同材料(liao)的性(xing)能(neng)對(dui)板子抗形變能(neng)力(li)的影響。

　　材(cai)料的(de)選型時多層(ceng)板(ban)芯板(ban)和(he)半固化片應盡量使用同一(yi)供應商的(de)產品，并且TG值(zhi)和(he)CTE膨脹系數要一(yi)致(zhi)。

　　內層(ceng)線路(lu)圖形分(fen)布(bu)均(jun)勻，成品(pin)銅(tong)厚也(ye)要對稱。內外層(ceng)的(de)線路(lu)圖形的(de)殘(can)銅(tong)率分(fen)布(bu)面(mian)積應盡量(liang)接近，不要相差大(da)于40%。若A面(mian)為大(da)銅(tong)面(mian)，而(er)B面(mian)僅走(zou)幾(ji)根線，這樣兩面(mian)的(de)線路(lu)設(she)計(ji)殘(can)率面(mian)積相差太大(da)，當這些(xie)大(da)面(mian)積的(de)銅(tong)箔(bo)不能均(jun)勻地分(fen)布(bu)在同(tong)一(yi)層(ceng)的(de)時(shi)候(hou)，就(jiu)會造成吸熱與(yu)散熱速度不均(jun)勻的(de)問題，從而(er)出現翹曲(qu)。所以建議在不影響(xiang)PCB信號質(zhi)量(liang)和(he)品(pin)質(zhi)的(de)情況(kuang)下應多鋪一(yi)些(xie)地銅(tong)。另外，工藝邊及板(ban)內的(de)一(yi)些(xie)擋板(ban)區域也(ye)要加(jia)鋪實心銅(tong)皮。

下圖為線(xian)路層成品銅厚(hou)不對(dui)稱。

殘銅率不對稱

同層線路圖形分布(bu)不均(jun)勻

　　3、PCB開料(liao)前(qian)烘(hong)板(ban)：覆銅板(ban)下料(liao)前(qian)烘(hong)板(ban)，目的是去除(chu)(chu)板(ban)內的水分，同(tong)時(shi)使板(ban)材內的樹脂完全固化，進(jin)一步消除(chu)(chu)板(ban)材中(zhong)剩(sheng)余的應(ying)力，這(zhe)對防(fang)止板(ban)翹(qiao)曲是有幫助的。

　　由于半(ban)固(gu)化(hua)片(pian)(pian)和(he)芯板(ban)層(ceng)壓(ya)(ya)后經向和(he)緯向收縮率不一(yi)樣，下料和(he)疊層(ceng)時必(bi)須分清經向和(he)緯向。否則，層(ceng)壓(ya)(ya)后很容易造成(cheng)成(cheng)品板(ban)翹(qiao)曲，即使加壓(ya)(ya)力烘板(ban)亦很難糾正。多(duo)層(ceng)板(ban)翹(qiao)曲的原因，很多(duo)就是層(ceng)壓(ya)(ya)時半(ban)固(gu)化(hua)片(pian)(pian)的經緯向沒(mei)分清，亂疊放而造成(cheng)的。一(yi)般板(ban)固(gu)化(hua)片(pian)(pian)是成(cheng)卷(juan)(juan)的，那么卷(juan)(juan)的那一(yi)個方(fang)向為經向；覆銅板(ban)則長(chang)方(fang)向為經向；

　　4.多(duo)層板(ban)在完成(cheng)熱(re)壓后，冷壓的時(shi)間(jian)也必(bi)須(xu)達到(dao)PCB板(ban)能均勻釋(shi)放(fang)應(ying)力(li)的時(shi)間(jian)，此時(shi)間(jian)段一定不(bu)能縮小(xiao)，否則熱(re)應(ying)力(li)釋(shi)放(fang)不(bu)完全，會造成(cheng)PCB板(ban)翹。在剪切或(huo)銑掉PCB毛邊后，板(ban)子應(ying)平放(fang)在150攝(she)氏度(du)烘箱內烘4小(xiao)時(shi)，使(shi)板(ban)內的應(ying)力(li)逐(zhu)漸(jian)釋(shi)放(fang)并使(shi)樹脂完全固(gu)化。

　　5.薄板電(dian)(dian)鍍時需(xu)要上夾棍拉直(zhi)：當PCB厚度在0.4～0.6mm超(chao)的薄多層板做(zuo)全板電(dian)(dian)鍍和圖形電(dian)(dian)鍍時，應制作特殊的夾棍，拉直(zhi)棍上所有的板子，這樣電(dian)(dian)鍍后的板子就(jiu)不會變(bian)形。

　　6.表(biao)面處理(li)的(de)(de)選擇：印制板熱風整(zheng)平（噴(pen)錫）時(shi)(shi)經(jing)焊(han)錫槽（約250攝氏度）的(de)(de)高(gao)溫(wen)沖擊(ji)，相當(dang)于PCB多過了一(yi)次回流，對(dui)板子(zi)的(de)(de)熱沖擊(ji)比較大(da)，變(bian)形的(de)(de)風險機率加大(da)。所(suo)以(yi)在選擇表(biao)面處理(li)時(shi)(shi)要做一(yi)個取舍。當(dang)板厚小(xiao)于0.6mm及以(yi)下(xia)時(shi)(shi)，不(bu)能(neng)做噴(pen)錫的(de)(de)表(biao)面處理(li)。

　　7.翹(qiao)曲板子的(de)處理：印制(zhi)板在最(zui)終檢驗(yan)出(chu)貨(huo)前(qian)會作(zuo)100％的(de)平(ping)整度檢查。熱壓整平(ping)，板翹(qiao)返直。

　　8.PCBA貼裝前應烤板，注(zhu)意爐溫曲線(xian)的合理管(guan)控。一些特殊(shu)板子須(xu)開治具焊(han)接(jie)(jie)，防(fang)止變形。焊(han)接(jie)(jie)時最好用爐溫區(qu)比較多的設備，我司是(shi)10溫區(qu)的回流焊(han)接(jie)(jie)。

這正是(shi)：

設計全局統(tong)，材料選適中。疊層應(ying)對稱，制(zhi)板(ban)層層控(kong)。焊接處處防，一板(ban)即成功。

　　深圳市(shi)藍眼(yan)科技有限公司，是一家專門(men)做SMT智能(neng)化設備的企業(ye)，其(qi)自主研發的SMT智能(neng)首件檢測儀(yi)、SMT首件檢測系統(tong)，大(da)幅度改善了(le)SMT加(jia)(jia)工時(shi)第一塊(kuai)板的確認(ren)(ren)時(shi)間以及(ji)效率，使得在SMT智能首件(jian)測(ce)試、首件(jian)確認(ren)(ren)環節(jie)更加(jia)(jia)省時(shi)省力、品質也大(da)幅度提(ti)升。除(chu)了(le)SMT首件(jian)檢測(ce)儀以外，藍眼科(ke)技(ji)還(huan)積極(ji)研發了(le)SMT自(zi)動(dong)接料機(ji)、全自動點料(liao)機、IQC來料(liao)檢測系統、一鍵式測量儀、燒錄器等產品……