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PCB 板翘曲管控方案
5 天前   浏览:270   来源:小萍子

PCB 板翘曲问题,在生产加工过程中非常常见,一旦出现,可能会对产品的性能和可靠性造成严重影响。如何有效管控 PCB 板翘曲,一起来探讨下:

一、PCB 板为何会翘曲?

  1. 材料特性差异:PCB 板由多种材料构成,包括基板材料、铜箔等。不同材料的CTE值各不相同。在制造过程中,特别是经历高温焊接等工序时,由于各层材料膨胀收缩程度不一致,导致 PCB 板翘曲。例如,普通FR-4 基材,其 CTE 在不同方向上存在差异,在受热时更容易引发板的变形。

2.  生产制造过程影响
  (1)层压工艺不当:层压过程中,如果压力分布不均匀、温度控制不稳定或 者层压时间不合理等等
 (2)钻孔与电镀影响:钻孔时的机械应力以及电镀过程中的化学应力,若控制不好,会在 PCB 板内部积累应力,成为翘曲的隐患.
3.  布线设计不合理
(1)布局不均衡:元器件在 PCB 板上的布局如果过于集中在一侧或某个区域,会导致该区域重量较大,在制造和使用过程中因重力和应力分布不均而产生翘曲。例如,大型芯片和较重的电解电容集中在板的一角,就容易使板向这一侧弯曲。
(2)板材选择不当:没有根据产品的实际需求和使用环境选择合适的 PCB 板材。一些需要在高温环境下工作的产品,如果选用了不耐高温的普通板材,就极易在使用过程中出现翘曲现象。
二、如何预防和管控翘曲

  1. 材料选择  

    (1)基材选择

  • 选用高Tg(玻璃化转变温度)材料(如Tg≥170℃),提高耐热性。

  • 优先使用对称结构的覆铜板(如FR-4),避免因铜层分布不均导致应力失衡。

  • 对高频或高多层板,考虑低CTE(热膨胀系数)材料(如改性环氧树脂或聚酰亚胺)

    (2)材料存储

  • 严格管控环境温湿度(建议23±3℃,湿度40-60%RH),避免吸湿导致变形。

  • 使用前对板材进行预烘烤(如120℃/4-6小时),去除内部水分。

2. 设计优化

   (1)叠层对称性

  • 确保PCB叠层设计对称(铜厚、介质层厚度、材料类型),如6层板采用1-2-3-3-2-1结构。

  • 避免大面积的铜箔不均匀分布,必要时采用网格铜或平衡铜块。



   (2)线路布局

  • 避免局部密集线路与空白区域形成强烈对比,导致热应力不均。

  • 对厚铜板(≥2oz),采用阶梯式铜厚设计或添加平衡铜。


3.生产过程优化
   (1) 层压:控制压合温度、压力及时间曲线,避免树脂固化不均(如采用分段升温加压) 
   (2)烤板:生产完成后进行热应力烘烤(如150℃/1小时),释放残余应力.


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