从PCB自身的机理上来分析.doc

从 PCB 自身的机理上来分析，板弯可能出自以下几个方面：1、PCB 的材质，比如 PP、RCC 与铜箔的 CTE 的匹配程度不良等2、PCB 设计时板材分布的不对称所致3、PCB 钻孔不均也会导致板弯的产生4、生产工艺上的原因：如炉温的设置等5、包装、运输上的原因你的 PCB 厚度是不是过薄？回流炉温度是否过高？PCB 的中间位置是不是有 V 型切口？或是 V 型切口过深？PCB 两面元件铜箔面积不平衡？....线路板翘曲，会造成元器件定位不准；板弯在 SMT,THT 时，元器件插脚不整，组 /安装困难； IPC-6012，SMB--SMT 的线路板最大翘曲度或扭曲度 0.75%,其它板子翘曲度一般不超过 1.5%;电子装配厂允许的翘曲度(双面/多层)通常是 0.70---0.75%,(1.6mm 板厚）实际上不少板子如 SMB,BGA 板子要求翘曲度小于 0.5%;部分工厂甚至小于 0.3%; IPC-TM-650 2.4.22B 翘曲度计算方法=翘曲高度/ 曲边长度 线路板翘曲的预防： 1、工程设计：层间半固化片排列应对应；多层板芯板和半固化片应使用同一供应商产品；外层 C/S 面图形面积尽量接近，可以采用独立网格； 2、下料前烘板一般 150 度 6--10 小时，排除板内水汽，进一步使树脂固化完全，消除板内的应力；开料前烘板，无论内层还是双面都需要！ 3、多层板叠层压板前应注意板固化片的经纬方向：经纬向收缩比例不一样，半固化片下料叠层前注意分清经纬方向；芯板下料时也应注意经纬方向；一般板固化片卷方向为经向；覆铜板长方向为经向； 4、层压厚消除应力 压板後冷压，修剪毛边； 5、钻孔前烘板：150 度 4 小时； 6、薄板最好不经过机械磨刷，建议采用化学清洗；电镀时采用专用夹具，防止板弯曲折叠 7、喷锡後方在平整的大理石或钢板上自然冷却至室温或气浮床冷却後清洗；翘曲板处理： 150 度或者热压 3--6 小时，采用平整光滑的钢板重压， 2-3 次烘烤；好像有专用的机械可以用！【摘　要】分析了印刷电路板（PCB）在焊接过程中产生缺陷的原因，提出了解决上述缺陷的一些办法。

关键词】焊接缺陷，PCB 设计，可焊性，翘曲1、引　言焊接实际上是一个化学处理过程印刷电路板（PCB）是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接随着电子技术的飞速发展，PCB 的密度越来越高，分层越来越多，有时候可能所有的设计都很正确（如电路板毫无损坏、印刷电路设计完美等），但是由于在焊接工艺上出现问题，导致焊接缺陷、焊接质量下降从而影响电路板的合格率，进而导致整机的质量不可靠因此，必须分析影响印制电路板焊接质量的因素，分析其焊接缺陷产生的原因，并针对这些原因加以改进以使整个电路板焊接质量得到提高2、产生焊接缺陷的原因2．1 PCB 的设计影响焊接质量　　在布局上，PCB 尺寸过大时，虽然焊接较容易控制，但印刷线条长，阻抗增大，抗噪声能力下降，成本增加；过小时，则散热下降，焊接不易控制，易出现相邻线条相互干扰，如线路板的电磁干扰等情况因此，必须优化 PCB 板设计：（1）缩短高频元件之间的连线、减少 EMI 干扰2）重量大的（如超过20g）元件，应以支架固定，然后焊接3）发热元件应考虑散热问题，防止元件表面有较大的 ΔT 产生缺陷与返工，热敏元件应远离发热源。

4）元件的排列尽可能平行，这样不但美观而且易焊接，宜进行大批量生产电路板设计为 4∶3 的矩形最佳导线宽度不要突变，以避免布线的不连续性电路板长时间受热时，铜箔容易发生膨胀和脱落，因此，应避免使用大面积铜箔2．2 电路板孔的可焊性影响焊接质量电路板孔可焊性不好，将会产生虚焊缺陷，影响电路中元件的参数，导致多层板元器件和内层线导通不稳定，引起整个电路功能失效所谓可焊性就是金属表面被熔融焊料润湿的性质，即焊料所在金属表面形成一层相对均匀的连续的光滑的附着薄膜影响印刷电路板可焊性的因素主要有：（1）焊料的成份和被焊料的性质焊料是焊接化学处理过程中重要的组成部分，它由含有助焊剂的化学材料组成，常用的低熔点共熔金属为 Sn－Pb 或 Sn－Pb－Ag其中杂质含量要有一定的分比控制，以防杂质产生的氧化物被助焊剂溶解焊剂的功能是通过传递热量，去除锈蚀来帮助焊料润湿被焊板电路表面一般采用白松香和异丙醇溶剂2）焊接温度和金属板表面清洁程度也会影响可焊性温度过高，则焊料扩散速度加快，此时具有很高的活性，会使电路板和焊料溶融表面迅速氧化，产生焊接缺陷，电路板表面受污染也会影响可焊性从而产生缺陷，这些缺陷包括锡珠、锡球、开路、光泽度不好等。

2．3 翘曲产生的焊接缺陷PCB 和元器件在焊接过程中产生翘曲，由于应力变形而产生虚焊、短路等缺陷翘曲往往是由于PCB 的上下部分温度不平衡造成的对大的 PCB，由于板自身重量下坠也会产生翘曲普通的 PBGA 器件距离印刷电路板约 0．5mm，如果电路板上器件较大，随着线路板降温后恢复正常形状，焊点将长时间处于应力作用之下，如果器件抬高 0．1mm 就足以导致虚焊开路在 PCB 产生翘曲的同时，元器件本身也有可能产生翘曲，位于元件中心的焊点被抬离 PCB、产生空焊当只使用焊剂而没有焊膏填补空白时，这种情况经常发生使用焊膏时，由于形变而使焊膏与焊球连在一起形成短路缺陷另一个产生短路的原因是回焊过程中元件衬底出现脱层，该缺陷的特征是由于内部膨胀而在器件下面形成一个个气泡，在 X 射线检测下，可以看到焊接短路往往在器件中部3、结束语综上所述，通过优化 PCB 设计、采用优良的焊料改进电路板孔可焊性及预防翘曲防止缺陷的产生，可以使整个电路板焊接质量得到提高4、参考文献1 雷卫武．印制电路板设计原则和抗干扰措施．电子世界，1999（6）2　Brett Casteel．焊接材料的评测与认定．电子工程现象征兆：无论加工前、后或加工过程中，基材翘曲或扭曲。

锡焊后孔倾斜也是基材翘曲和扭曲的征兆检查方法：用浮焊试验，有可能进行来料检验用 45 度倾斜锡焊试验特别有效　　可能的原因：1.在收货时或在锯料和剪料后，材料翘曲或扭曲，这通常是由于层压不当、切断不当或层压板结构不均衡所引起的2.翘曲也可以是由于材料贮存不当而引起，特别是纸基层压板，当将其竖放时，就会使其呈弓形或变形3.产生翘曲是由于覆的铜墙铁壁箔不相等，如要一面是 1 盎司，在另一面是 2 盎司：电镀层不相等，或特殊的印制板设计引起了铜应力或热应力4.锡焊时夹具或固不当，在锡焊操作中重的元件也会引起翘曲5.在工艺加工过程或锡焊过程中，材料上的孔位移或倾斜是由于层压板固化不当，或基材玻璃布结构的应力而引起的解决办法：1.矫直材料或在烘箱中释放应力，按照层压板制造者推荐的倾斜角和板材加热温度进行切断操作同层压板制造商联系，保证不用结构不均衡的基材2.把材料平放贮存在装货纸板箱中或者把材料斜放平躺在货架上通常材料放置时应和地面成 60 度角或更小3.和层压板制造商联系，避免两面覆的铜箔不相等分析电镀层和应力，或者装有重的元件或大的铜箔面积引起的局部应力把印制板重新设计，使元件和铜面积平衡有时把印制板一面的大部分导线和另一面的导线垂直布设，使两面的热膨胀不相等而引起扭曲，只要可能，应避免这种布线。

4.在锡焊操作中，印制板，特别是纸基印制板必须用夹具夹住在某些情况中，重的元件必须用特殊的夹具或用固定物均衡5.与层压板制造者联系，采用任何所推荐的后固化措施在某些情况下，层压板制造商会推荐另一种层压板用在更为严格或特殊的用途中CCL 定义：将增强材料浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板材料，称为覆铜箔层压板(Copper Clad Laminate, CCL). 发展：1909 年酚醛树脂发明与应用Dr.L.Baekland 取得专利. 1938 年美国开始生玻璃纤维增加材料 1936~1940 年 PCB 之父=Panl Eisler 采用 CCL 作印制线路板 1943 年酚醛塑料（Bakelite)基材产生，并走向工业化 1960, 环氧玻纤布基板 1969 菲利浦成功开发挠性基材 1977 年美国 GE 开发出复合基覆铜板(CEM-1 及 CEM-3) 1998 年东芝开发出无卤素及无锑基材 种类：纸基板，玻璃布基板，复合基板，积层多层基板(Prepreg,RCC)，金属基板，陶瓷基板，耐热热塑性基板 标准：GB/T( 中国国家标准）, JIS(日本工业标准), IEC(国际电工标准), IPC4101(电子电路互联与封装协会), UL(美国 保险商实验室, NEMA( 美国电器制造商协会), ANSI(美国国家标准协会), ISO( 国际化组织), ASTM(美国试验与材料协会). 性能：厚度(Thickness), 弯曲度(Twist), 翘曲度(Warp), 抗弯强度(Flexural strength), 玻璃化转变温度(Glass transition=Tg) ,抗剥强度(Peel Strength), 燃料性 (Flammability), 耐焊性(Solder Blister Resistance), 表面电阻(Surface Resistance), 体积电阻率(Volume Resistivity), 介电常数(Permittivity), 介电损耗(Loss Tangent), 尺寸稳定性(Dimension Stability), 吸水性(Moisture Absorption), Z-轴热膨胀系数(CTE=Coefficients of Thermal Expansion), 比较漏电痕迹指数(CTI=Comparative Tracking index) 常见 CCL XPC(不阻燃) FR-1, FR-2, FR-3 CEM-1, CEM-3 FR-4 (阻燃), G10 ( 不阻燃) FR-5 (阻燃, 保留热强度), G11(不阻燃，保留热强度） PI, BT, PPE, PTFE, CE UL UL 94: 仪器和设备部件用塑料材料的燃烧测试，分三级：94V-0, 94V-1, 94V-2 CTI 的意义,IEC 664A ，IEC950 标准按 CTI 值大小将绝缘材料分类 I 等级, IEC 中将之定义为：在试验过程中，固体绝缘材料表面经受住 50 滴电解液（一般为 0．1 ％氯化铵溶液),而没有漏电起痕现象发生的最大电压值，以伏特（V）表示，该值必须是 25 的倍数. 等级 CTI 值 I CTI≥600 II 600＞CTI ≥400 III A 400＞CTI ≥175 III B 175＞CTI ≥100 普通 FR-4 处于 III A CTI 为:175-225 普通 CEM-3 处于 III A CTI 为:175-225 普通 FR-1，FR-2 CTI 为:＜175 普通 CEM-1 处于 III A CTI 为:175-225 在高电压、污秽、潮湿等恶劣环境下使用的 PCB（如洗衣机、制冷设备、电视机等） 铜箔单位面积质量 标称厚度(um) 质量(g/m2) IPC -4562 OZ 标称厚度(um) 质量(g/m2) IPC -4562 OZ 5.1 45.1 E 102.9 915.0 3 8.5 75.9 Q 137.2 1220.0 4 12 106.8 T 171.5 1525.0 5 17.1 152.5 H 205.7 1830.0 6 25.7 228.8 M 240.0 2135.0 7 34.3 305.0 1 342.9 3050.0 10 68.6 610.0 2 480.1 4270.0 14 WEEE=Waste Electrical and Electronic Equipment (废弃电子电器产品（ WEEE）指令200。