有網(wǎng)友問到「
SMT制程中,電路板經(jīng)過Reflow時大多容易發(fā)生板彎板翹,嚴(yán)重的話甚至?xí)斐稍蘸?、立碑等情況,請問應(yīng)如何克服呢?」
老實(shí)說每個板彎與板翹所形成的原因或許都不太一樣,但應(yīng)該都可以歸咎于施加于板子上的應(yīng)力大過了板子材料所能承受的應(yīng)力,當(dāng)板子所承受的應(yīng)力不均勻或是板子上每個地方抵抗應(yīng)力的能力不均勻時,就會出現(xiàn)板彎及板翹的結(jié)果。
那板子上所承受的應(yīng)力又來自何方?其實(shí)Reflow制程中最大的應(yīng)力來源就是「溫度」了,溫度不但會使
電路板變軟,還會扭曲電路板,再加上「熱脹冷縮」的材料特性,是形成板彎板翹的主因。
那為何有些板子的板彎與板翹程度不同呢?
1. 電路板上的鋪銅面面積不均勻,會惡化板彎與板翹。
一般電路板上都會設(shè)計有大面積的銅箔來當(dāng)作接地之用,有時候Vcc層也會設(shè)計有大面積的銅箔,當(dāng)這些大面積的銅箔不能均勻地分佈在同一片電路板上的時候,就會造成吸熱與散熱速度不均勻的問題,電路板當(dāng)然也會熱脹冷縮,如果漲縮不能同時就會造成不同的應(yīng)力而變形,這時候板子的溫度如果已經(jīng)達(dá)到了Tg值的上限,板子就會開始軟化,造成永久的變形。
2. 電路板上各層的連結(jié)點(diǎn)(vias)會限制板子漲縮
現(xiàn)今的電路板大多為多層板,而且層與層之間會有向鉚釘一樣的連接點(diǎn)(via),連結(jié)點(diǎn)又分為通孔、盲孔與埋孔,有連結(jié)點(diǎn)的地方會限制板子漲冷縮的效果,也會間接造成板彎與板翹。
3. 電路板本身的重量會造成板子凹陷變形
一般回焊爐都會使用鏈條來帶動電路板于回焊爐中的前進(jìn),也就是以板子的兩邊當(dāng)支點(diǎn)撐起整片板子,如果板子上面有過重的零件,或是板子的尺寸過大,就會因?yàn)楸旧淼姆N量而呈現(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象,造成板彎。
4. V-Cut的深淺及連接條會影響拼板變形量
基本上V-Cut就是破壞板子結(jié)構(gòu)的元兇,因?yàn)閂-Cut就是在原來一大張的板材上切出V型溝槽來,所以V-Cut的地方就容易發(fā)生變形。
那要如何才可以防止板子過回焊爐發(fā)生板彎及板翹的情形呢?
1. 降低溫度對板子應(yīng)力的影響
既然「溫度」是板子應(yīng)力的主要來源,所以只要降低回焊爐的溫度或是調(diào)慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度,就可以大大地降低板彎及板翹的情形發(fā)生。不過可能會有其他副作用發(fā)生,比如說焊錫短路。
2. 采用高Tg的板材
Tg是玻璃轉(zhuǎn)換溫度,也就是材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)的溫度,Tg值越低的材料,表示其板子進(jìn)入回焊爐后開始變軟的速度越快,而且變成柔軟橡膠態(tài)的時間也會變長,板子的變形量當(dāng)然就會越嚴(yán)重。采用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)力變形的能力,但是相對地材料的價錢也比較高。
3. 增加電路板的厚度
許多電子的產(chǎn)品為了達(dá)到更輕薄的目的,板子的厚度已經(jīng)剩下1.0mm、0.8mm,甚至做到了0.6mm的厚度,這樣的厚度要保持板子在經(jīng)過回焊爐不變形,真的有點(diǎn)強(qiáng)人所難,建議如果沒有輕薄的要求,板子最好可以使用1.6mm的厚度,可以大大降低板彎及變形的風(fēng)險。
4. 減少電路板的尺寸與減少拼板的數(shù)量
既然大部分的回焊爐都采用鏈條來帶動電路板前進(jìn),尺寸越大的電路板會因?yàn)槠渥陨淼闹亓?,在回焊爐中凹陷變形,所以盡量把電路板的長邊當(dāng)成板邊放在回焊爐的鏈條上,就可以降低電路板本身重量所造成的凹陷變形,把拼板數(shù)量降低也是基于這個理由,也就是說過爐的時候,盡量用窄邊垂直過爐方向,可以達(dá)到最低的凹陷變形量。
5. 使用過爐托盤治具
如果上述方法都很難作到,最后就是使用過爐托盤 (reflow carrier/template) 來降低變形量了,過爐托盤可以降低板彎板翹的原因是因?yàn)椴还苁菬崦涍€是冷縮,都希望托盤可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開始重新變硬之后,還可以維持住園來的尺寸。
如果單層的托盤還無法降低電路板的變形量,就必須再加一層蓋子,把電路板用上下兩層托盤夾起來,這樣就可以大大降低電路板過回焊爐變形的問題了。不過這過爐托盤挺貴的,而且還得加人工來置放與回收托盤。
6. 改用Router替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut會破壞電路板間拼板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,那就盡量不要使用V-Cut的分板,或是降低V-Cut的深度。
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