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为什么PCB变形弯曲?若何解决?

编辑:[db:作者] 时间:2024-08-25 02:07:09

PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)变形和波折的缘故原由可能有多种,以下是一些常见的缘故原由:

1、PCB板面积太大

为什么PCB变形弯曲?若何解决?

大面积的PCB可能在机器稳定性方面不如小面积的PCB。
板面积增大会增加PCB板自身的挠度和波折风险,尤其是在受到外部机器应力时。

大面积的PCB在热膨胀方面可能会更为敏感。
当PCB板受热时,材料会膨胀,而当温度降落时则会紧缩。
如果PCB板上的元件布局不合理或者PCB板本身的材料不屈均,这种膨胀和紧缩会导致板材波折或扭曲。

大面积的PCB可能更难进行加工和装置。
在制造过程中,大面积的PCB须要更多的材料,更大的生产设备和更繁芜的加工工艺。
在装置时,大面积的PCB也更随意马虎受到外部应力的影响,导致装置困难和变形。

方法:在构造设计和布局许可的情形下只管即便减小PCB面积

2、板子太薄

许多电子的产品为了达到更轻薄的目的,板子的厚度已经剩下1.0mm、0.8mm,乃至做到了0.6mm的厚度,这样的厚度要保持板子在经由回焊炉不变形。

方法:如果没有轻薄的哀求,板子最好可以利用1.6mm的厚度,可以大大降落PCB板翘曲及变形的风险。

3、剧烈温度变革

PCB材料可能会因温度的变革而膨胀或紧缩,导致板材波折或扭曲。
特殊是在热循环或急剧的温度变革下,这种效应可能会更加显著。

热膨胀和紧缩:PCB材料在受热时会膨胀,在降温时会紧缩。
剧烈的温度变革会引起PCB板材料的瞬时膨胀或紧缩,导致板材产生应力。
这种应力可能会导致PCB板变形或扭曲,尤其是在温度变革频繁或范围较大的环境中。

热应力:剧烈的温度变革会导致PCB板上的材料发生热应力,特殊是当板上的材料的热膨胀系数不同或者板材厚度不屈均时。
这种热应力可能导致板材的波折或翘曲,乃至会破坏PCB板上的元件或连接。

界面效应:PCB板上不同材料的界面处可能由于热膨胀系数不同而产生应力集中,导致界面附近的板材变形或断裂。

附加应力:剧烈的温度变革可能增加PCB板受到的机器应力,尤其是在板材与外部构造或支架连接时。
这种附加应力可能会加剧PCB板的变形。

方法:既然【温度】是板子应力的紧张来源,以是只要降落回焊炉的温度或是调慢板子在回焊炉中升温及冷却的速率,就可以大大地降落PCB板翘曲的环境发生。
不过可能会有其他副浸染发生,比如说焊锡短路。

4、 布局布线设计问题

PCB设计不当,例如在板材布局、元件分布等方面考虑不敷,可能会导致板材局部应力集中,从而引起波折。
当PCB上的元件布局不合理时,可能导致板材上的受力分布不屈均。
如果某些区域集中了大量的元件或者元件分布不平衡,这些区域可能承受较大的机器应力,导致局部应力集中。

电路板上的铺铜面面积不屈均,会恶化PCB板翘曲。

一样平常电路板上都会设计有大面积的铜箔来当作接地之用,有时候Vcc层也会设计有大面积的铜箔,当这些大面积的铜箔不能均匀地分布在同一片电路板上的时候,就会造成吸热与散热速率不屈均的问题,电路板当然也会热胀冷缩,如果涨缩不能同时就会造身分歧的应力而变形,这时候板子的温度如果已经达到了Tg值的上限,板子就会开始软化,造成永久的变形。

方法:均匀布局、均匀铺铜

5、电路板上各层的过孔(vias)会限定板子涨缩

如果PCB板上的孔洞设计不当,如孔洞位置过于靠近边缘或者孔径过大,可能会削弱板材的构造稳定性,导致局部应力集中。

现今的电路板大多为多层板,而且层与层之间会有像铆钉一样的过孔(via),过孔又分为通孔、盲孔与埋孔,有过孔的地方会限定板子冷涨缩的效果,也会间接造成PCB板翘曲。

方法:避免大面积密集过孔,避免孔径过大,用多个小孔办理大通流的需求。

6、电路板本身的重量会造成板子翘曲变形

在PCB设计中,如果没有考虑到板材的机器支撑问题,可能会导致板材在受力时局部挠度较大,从而引起应力集中。

一样平常回流焊的炉子都会利用链条来带动电路板向前通报,也便是以板子的两边当支点撑起整片板子,如果板子上面有过重的零件,或是板子的尺寸过大,就会由于本身的重量而呈现出中间凹陷的征象,造成翘曲。

7、V-Cut的深浅及连接条会影响拼板变形量

V-Cut(V型切割)是一种在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)制造过程中常用的切割方法。
它常日用于将一块大的PCB板分割成多个较小的板块,以便于后续的组装或者利用。

V-Cut的工艺过程是通过一条分外设计的刀具或者切割工具,以V型的形状切割PCB板的表面。
这条切割线常日位于PCB板高下两侧之间,形成了一个V形的槽。
通过在这个V形槽中进行切割,可以相对随意马虎地将PCB板切割成所需的尺寸。

基本上V-Cut便是毁坏板子构造的首恶,由于V-Cut便是在原来一大张的板材上切出V型沟槽来,以是V-Cut的地方就随意马虎发生变形。

方法:优化拼板设计,或者优化工艺边设计,减小V-Cut长度。

8、焊接问题

如果焊接过程中,焊料分布不屈均或焊接温度不得当,会导致PCB上的元件与底板之间产生应力,进而引起波折。

方法:须要优化炉温或者锡膏工艺,利用过炉托盘治具

如果上述方法都很难做到,末了便是利用过炉托盘 (回流焊 carrier/template) 来降落电路板的变形量了,过炉托盘治具可以降落PCB板翘曲的事理是由于治具材质一样平常会选用铝合金或合成石具有耐高温的特性,以是电路板经由回焊炉的高温热胀与之后冷却下来的冷缩,托盘都可以起到稳住电路板的功能,等到电路板的温度低于Tg值开始规复变硬后,还可以坚持住原来的尺寸。

如果单层的托盘治具还无法降落电路板的变形量,就必须再加一层盖子,把电路板用高下两层托盘夹起来,这样就可以大大降落电路板过回焊炉变形的问题了。
不过这过炉托盘挺贵的,而且还得加人工来置放与回收托盘。

9、材料问题

PCB设计中选用的材料可能会对板材的机器性能产生影响。
如果选择的材料强度不敷或者弹性模量不匹配,可能会导致局部应力集中。
PCB制造过程中利用的材料质量不良或者不屈均,例如玻璃纤维布、铜箔等材料的厚度或质量不一致,可能导致PCB板的波折。

方法:采取高Tg的板材

Tg是玻璃转换温度,也便是材料由玻璃态转变成橡胶态的温度,Tg值越低的材料,表示其板子进入回焊炉后开始变软的速率越快,而且变成优柔橡胶态的韶光也会变长,板子的变形量当然就会越严重。
采取较高Tg的板材就可以增加其承受应力变形的能力,但是相对的材料的价钱也比较高。

10、装置问题

在装置或利用过程中,外部施加的机器应力(例如波折、扭曲、挤压等)可能会导致PCB板的变形。

方法:优化妆配工艺

11、环境恶劣

PCB暴露在湿润、堕落性气体等环境中,可能会导致板材的吸湿膨胀或堕落,从而引起变形。

方法:三防设计、灌胶设计

12、拼板面积太大

既然大部分的回焊炉都采取链条来带动电路板提高,尺寸越大的电路板会由于其自身的重量,在回焊炉中凹陷变形,以是只管即便把电路板的长边当成板边放在回焊炉的链条上,就可以降落电路板本身重量所造成的凹陷变形,把拼板数量降落也是基于这个情由,也便是说过炉的时候,只管即便用窄边垂直过炉方向,可以达到最低的凹陷变形量。

方法:合理选择拼板面积和拼板数量

以上内部部分引用自《PCB波折》《旗子暗记完全性》作者:八哥

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