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如何避免PCB板翘问题

2024-05-13 10:58:42
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PCB板翘问题主要有两种类型:弓曲(bow)和扭曲(twist)。





弓曲是指什么?

弓曲是指 PCB 板的边缘发生弯曲,形成弧形凸起或凹陷。弓曲通常发生在 PCB 的两个相对的边缘上,并且整个 PCB 板呈现出类似弓的形状,因此称为弓曲。弓曲可能是单边的,也可能是双边的。


测量方法:将线路板平放在大理石上,四个角着地,然后测量中间拱起的高度。

计算方式:弓曲度 = 拱起的高度 / PCB长边长度 * 100%。


扭曲是指什么?

扭曲是指 PCB 板的对角线方向上发生旋转,形成对角线上的凸起或凹陷。扭曲通常发生在 PCB 的对角线上,使得 PCB 呈现出扭曲的形状,因此称为扭曲。


测量方法:将线路板的三个角着地,测量翘起的那个角离地面的高度。

计算方式:扭曲度 = 单个角翘起高度 / PCB对角线长度 * 100%。


PCB板翘的原因有哪些?

01  应力超过材料承受范围

PCB板上施加的应力大于材料所能承受的范围时,就会导致板翘。这种应力通常是由于板受到不均匀的应力,如不均匀的焊接温度或不均匀的化学影响。


02  热应力

在制造过程中,如果 PCB 板受到不均匀的热应力,例如过热的回流过程,就会导致 PCB 板翘曲。当 PCB 板受热过度,达到材料的Tg温度上限时,材料会软化,导致永久变形。


03  化学应力

化学应力是指 PCB 材料受到化学物质侵蚀造成的应力。例如,化学溶剂、湿度和气候变化等因素都可能对 PCB 材料产生影响,进而导致板翘。


04  制造工艺不当

不正确的 PCB 设计和制造工艺也可能导致 PCB 板翘曲。例如,不均匀的铜箔表面积分布和制造过程中的过热都可能导致 PCB 板翘曲。


如何在设计阶段减少PCB板翘?

01  选择合适的板材

选择具有较高Tg(玻璃转化温度)的板材。这种板材在高温下具有更好的尺寸稳定性,能够抵抗热应力造成的变形。


02  增加电路板的厚度

在不影响产品整体性能的情况下,适当增加电路板的厚度可以提高其抵抗弯曲和翘曲的能力。


03  优化电路板设计

在电路板设计中,尽量减少板的数量和整体尺寸,以减少自重造成的下垂变形。同时,合理安排元件位置,避免将重型元件集中放置在电路板的一侧,以减少翘曲问题。


04  选择合适的堆叠结构

合理选择PCB的层叠结构,使用对称的层压工艺,以减少板内部应力不均匀。 


05  增加支撑结构

在PCB板的设计中增加支撑结构,如增加连接板和支撑柱等,以增强PCB板的结构强度,减少翘曲的可能性。 


如何在电路板制造过程中防止PCB板翘?

01  减少生产面板窄边上的PCB数量

在生产面板上,尽量减少窄边上的PCB数量,以减少在回流炉中产生的板翘问题。回流炉使用链条驱动电路板前进,生产板的尺寸越大,在回流炉中产生凹陷变形的可能性就越大。为了减少板翘,将生产面板的长边放置在回流炉链条的边缘,这样可以减少窄边处的PCB受到变形的影响。


02  使用全自动分板机进行PCB分板

若是手动拆分V-CUT,可能会破坏板的应力结构,导致电路板翘曲,采用全自动分板机可以避免这种问题。


全自动分板机的优点包括:

分板过程中不会产生任何电路板翘曲。

它消除了手动分板对元件焊接的影响,手动分板还可能导致PCBA报废的风险。

分板后的电路板外观更加平整,没有毛刺。

由于与边缘导轨的连接比半孔更稳定,因此在装配过程中生产面板更加平整。


03  在电子组装之前对电路板进行烘烤

在进行电子组装之前,对电路板进行烘烤的目的是除去电路板中的水分。同时,使层压板中的树脂充分固化,并进一步消除层压板中的残余应力,有助于防止电路板翘曲。


04  控制好制造过程中的温度

注意控制好制造过程中的温度,避免 PCB 板受热过度,导致材料软化和永久变形。